JP4049866B2 - タービンブレードプラットホームシール - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンに関し、より詳細には、タービンロータのシール構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
典型的なガスタービンエンジンは、長手軸方向に延びた環状の流路を有しており、この環状流路を通して作動流体がコンプレッサ領域と、燃焼器領域と、タービン領域と、を通して流されている。上記タービン領域は、回転する１つ以上のタービンディスクに分散された複数のブレードを有している。各ブレードは、プラットホームと、根本部と、翼と、を有している。それらのブレードの根本部は、上記プラットホームの一つの面から延びていて、その翼は、根本部とは反対側に向かって突き出している。上記翼は、上記作動流体からエネルギーを引き出している。上記タービンディスクは、列となった周辺スロットを有していて、これらの周辺スロットは、それぞれがブレード根本部を収容して、上記ブレードを上記ディスクに保持させている。上記ブレードは、上記ディスクから径方向に向かって延びていて、その根本部は、径方向内側とされ、翼が径方向外側とされている。上記周辺スロットは、互いに離間されていて、互いに隣接したブレードプラットホームの間において、上記長手方向軸に延びたギャップを形成し、上記ブレードプラットホームが、互いに接触・損傷しない様にしている。
【０００３】
この際の問題は、上記隣接したブレードプラットホームの間の上記ギャップ内に上記作動媒体がリークすることによって生じる。上記ギャップ内に一度上記作動流体がリークすると、上記作動流体は、上記プラットホームの径方向内側面下側の領域までリークしてしまう。タービン内での上記作動媒体の温度は、概ね上記プラットホーム下側部材が、長時間にわたって安全に耐えられる温度よりも高い。加えて、上記作動媒体は、上記燃焼領域における燃焼プロセスの副生成物である汚染物質を含有しているとともに、これを上記プラットホームへと運んでしまう。これが、上記プラットホームの下側にリークすると、汚染物質は、堆積し、加熱されて侵食やクラックを発生させる。さらには、リークする上記作動流体は、上記翼を迂回してしまうので、上記翼が抽出するエネルギー量を減少させてしまうことになる。
【０００４】
シールは、概ね上記リークを低減させるために用いられている。上記シールは、フレキシブル要素であり、上記ギャップをわたるように位置決めされているとともに、隣接するブレードプラットホームの径方向内側面の下側において、これに隣接している。上記シールは典型的には、シールすべき上記内側面の形状に適合されている。
【０００５】
上述した上記シールの効果は、互いに隣接したブレードプラットホームの間の径方向内側面がオフセットすると低下することが見出されている。このようなオフセットは、上記シールが上記面に適合する能力を低減させ、その結果としてリークを増加させてしまうことになる。また、上記シールが十分に保持されていないことにもなり、このため上記シールが予期しない変形を受けることになりがちである。その結果、更にリーク量を増大させることとなる。上記オフセットの一例としては、このオフセットが、後述するように上記ブレード翼を空力的に適切な配置とするようにすることによって引き起こされてしまうことによるオフセットを挙げることができる。
【０００６】
上記翼の配置は、それ以外のエンジン部品の運転特性に対応するように、その根本部に対して上記翼を配置させることが望ましい。しかしながら、上記エンジン部品の正確な運転特性は、初期エンジン試験までは不明である。明らかに、上記エンジンは、上記ブレードもそうであるが、試験する以前にすでに製造されており、又、上記ブレードは、モールド等による鋳造プロセスによって製造される。これは、上記モールドが、最適な配置が知られる以前に設計される必要があることを意味する。この結果、上記モールドは、概ね上記根本部に対して上記翼を最適に配置させる様にはなっていないことを示す。上記最適配置は、上記初期エンジン試験に際して決定されるのに、上記モールドは、概ね再度設計されるわけではない。そのかわり、その後のブレードは、上記同一のモールドを用いて鋳造され、上記鋳造ブレードの根本部は、その最適な配置を得るようにして機械加工されることになる。このような機械加工等は、上記翼と上記根本の間を相対的に異なった様にして配置させることになるが、通常これを「食い違い（スタッガリング）配置」として参照することとする。
【０００７】
このスタッガリング配置の問題点は、上記ブレードプラットホームが異なった配置となってしまうことにある。上記スタッガリングに先立って鋳造されている互いに隣接したブレードプラットホームの面の間では、著しい軸方向のオフセットは無い。しかしながら、スタッガリングさせることによって、上記プラットホームの間の鋳造特性に応じて軸方向のオフセットが生じてしまう。特にこれらの特徴は、径方向に向かって生じる。上記プラットホームの上記径方向外側面は、そのようなオフセットを排除するように機械加工することができるが、上記プラットホームの上記径方向内側面は、上記機械加工の困難性の故に機械加工することができない。
【０００８】
【発明の解決しようとする課題】
上記プラットホームの径方向内側面における上記したような軸方向のオフセットがあると、シールがより困難となる。このようなオフセットがある状況下でシールを行うためのこれまでの方法としては、スタッガリングに際して、寸法的に大きな許容度のフラットシールを用いる方法を挙げることができる。上記方法は、上記シールが十分に保持されず、上記プラットホームの上記面に対する一体性を低減させてしまうこととなる。上記シールを上記オフセットしたプラットホーム面に遠心力によって押しつけて一体化させることを期待することもできるが、これは、上記オフセットが著しくない場合には機能しないことが見出されている。この理由としては、上記面の間の上記オフセットは径方向に延びているので、上記シールを上記面と一体化させるために、径方向に向いた力（遠心力）よりも軸方向に向いた著しい力を加える必要があるためである。究極的には、上記従来のシール端部は、不適切ながら浮き上がって変形・ねじれてしまい、さらに大きなリークを生じさせることになる。この結果、互いに隣接したブレードプラットホームの径方向内側面の間に存在するオフセットをシールするために採用できるシールが求められていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するべく、本発明のシールは、２つの小部分を備えたシール部分を有するシールを提供するものである。上記小部分は、互いに長手軸方向にオフセットしていて、上記シールが互いに長手方向にわたってオフセットした内側プラットホーム面を有する互いに隣接したタービンブレードをシールするようにされている。この際、それぞれのオフセットシーリング小部分は、上記オフセットしたプラットホーム面の対応した一方をシールするようになっている。上記シール小部分の間のオフセットは、概ね上記プラットホーム面の上記オフセットに対応するようにされる。上記シールは、従来のシールが達成していたよりも遥かに上記オフセット面に対して密着すると共に、より一体性を発揮することとなる。このことによって、シール特性を改善し、リークを低減させることができる。また、上記シールに対する支持体も所望しない変形が低減されるように改善でき、シールの有効性が保持されるようになっている。
【００１０】
最も好適な実施例では、上記シールは、２つのシール部分を有しており、それぞれの部分はオフセットした小部分を備えていて、上記シールがスタッガリングし、互いにオフセットした対となった２つの面を有する隣接プラットホームに対応可能となっている。これらの小部分は、１つが上記プラットホームの上流側に配置され、他の一つが上記プラットホームの下流側に設けられている。上記シール小部分の間のオフセットは、好ましくは一方の上記小領域を他の小領域よりも厚くするか、シートメタルシール部分を曲げて上記オフセットした小部分が実質的に等しい厚さとなるようにして好適に構成される。上記シールは、ダンパに連結されて、ダンパ・シール組合わせ体を構成し、上記シールがより充分に径方向の支持を受けつつ、緩衝特性に悪影響を与えず、かつ上記プラットホームの間の軸方向ギャップ部分がより大きい場合にもシールを可能とさせている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のシールは、図１に記載するようなタイプの第２段高圧タービンロータブレードに用いることができ、これらについて使用する種々の態様に対して開示を行う。
【００１２】
図１を参照すると、タービンロータブレード１３は、上流側１４と、下流側１６と、凹面（正圧側）側１８と、凸面（負圧側）側２０と、を有している。上記ブレード１３は、翼２２を有しており、この翼は、ガスの流れから運動エネルギーを受け取るようになっている。上記翼２２は、シュラウドを有していてもシュラウドを有していなくとも良く、又プラットホーム２８の径方向外側面２６から延びている。上記プラットホーム２８は、径方向内側面３０と、前縁３２と、後縁３４と、を有している。
【００１３】
上記ブレード１３は、さらに、対となったプラットホーム支持体３６，３８と、ネック４０と、根本部４２と、を有している。上記ネック４０は、上記プラットホーム２８と上記根本部４２の間の変移点として定義される。上記根本部４２は、タービンロータセントラルディスク（図示せず）に挿入され、上記ロータブレードを上記ディスクに取り付けている。ここに、上記根本部４２は、あり継ぎ状の断面を有している。上記ネック４０は、対となった突出４４を有しており（そのうちの一つだけを示している）、これらの突出は、より詳細には後述する。
【００１４】
上記ロータブレード１３は、上記ロータディスクに取り付けられた複数の同種類のブレードの内の１つであることを明記されたい。上記ブレード１３は、上記ディスクから径方向に沿って延びており、その根本部４２は、径方向内側に向かって延び、上記翼２２は、径方向外側に向かって延びている。互いに隣接したブレードプラットホームは、軸方向（すなわち、長手方向軸であり、上記プラットホームの前縁から、上記プラットホームの後縁３４へと向かった方向である。）に延びたギャップを有していて、このギャップは、上記ブレードプラットホームが互いに接触・損傷しないようにしている。上記ギャップの幅は、上記プラットホームの熱膨張をも考慮し、これを許容できるような物理的な寸法となるような大きさとされている。このギャップ幅は、約０．０４インチ（１．０１６ｍｍ）程度とすることが好ましい。
【００１５】
上記プラットホーム２８の径方向内側面３０の下側には、ダンパ４６と、シール４８と、からなる構成体が配置されているとともに、結果的にはこのブレードの振動を防止するようになっている。上記ダンパ４６は、剛性要素とされていて、ブレード−ブレード間の振動を低減させるようになっている。上記シール４８は、リークを低減させるために配置されている。上記ダンパと、上記シールとは、上記プラットホーム２８とそれに隣接したブレードプラットホーム（図示せず）の間に形成される上記ギャップを横断するようにして延ばされている。上記ダンパ４６及び上記シール４８は、上記ブレード１３のネック４０上の対となった突出４４によって径方向に保持されている。
【００１６】
図２を参照して、上記ブレードプラットホーム２８の上記径方向内側面３０は、緩衝部分５２と、変移部分５４と、シール部分５６と、を有している。上記緩衝部分５２は、実質的に平面の形状を有している。上記変移部分５４は、上流側フィレ構造部と、下流側フィレ構造部と、を有しており、これらは、実質的に円弧状の形状を取っている。上記シール部分５６は、概ねリークが想定されるような位置に位置決めされていて、このような部分としては、このブレード１３においては、上記プラットホーム支持体３６，３８のごく近傍とされている。ほとんどのプラットホーム構成では、上記シール部分５６は、上記長手方向軸から計って典型的には少なくとも４５°径方向内側に角度が付けられているが、この角度は、多くの場合には約６０°〜約９０°の範囲とされている。この角度範囲の高角度側約７５°〜９０°の構成では、概ね低角度での場合に比較してシールが困難であるが、この理由は、上記シール部分に垂直に向いた遠心力成分と言った用いることのできるシール力が、低角度構成に比較して小さくなるためである。
【００１７】
上記ダンパ４６は、メインボディ５８と、対となった延長部６０と、を有している。上記メインボディ５８は、上記プラットホームの径方向内側面３０の上記緩衝部分５２に接触する緩衝面６２を有している。この緩衝面６２は、遠心力と、上記ダンパ４６及びシール４８の質量と、が協動して振動を抑えるために必要な摩擦力を与えるようになっている。一般的には、実質的に均一な接触が、上記各面５２，６２に要求されている。
【００１８】
上記延長部６０は、それぞれ近接端を有しており、それぞれの近接端は、上記メインボディ５８への変移して行く部分であり、その末端は、自由端とされている。上記延長部６０は、適切に応力が加えられるようにテーパが付けられていると共に、上記長手方向において、上記ダンパ４６まで延びている。クリアランス６４は、上記延長部６０と上記プラットホーム２８の上記径方向内側面３０の上記変移部分５４の間に形成されていて、これらの部分の干渉を防止し、上記プラットホーム径方向内側面３０の上記緩衝面６２と上記緩衝部分５２の間が均一、かつ継続的に接触するようにさせている。
【００１９】
上記ダンパ４６は、径方向内側支持面６６を有しており、この径方向内側支持面６６は、上記ダンパ４６の長さにわたってその緩衝面６２の対向する側において延びていて、上記シール４８のための支持体となっている。上記ダンパは、さらに対となった突起６８を有していて、上記ダンパ４６を適切に互いに隣接した上記ロータブレード（図示せず）に対して位置決めする様にしている。
【００２０】
上記ダンパ４６は、上記タービン内の高温と、圧力と、遠心力と、に耐えられるような好適な材料及び方法によって構成・製造されている。さらに、材料を選択して、上記条件下におけるクリープ性や、浸食性に耐久性のある材料を選択することが好ましい。鋳造によって製造されるコバルト合金材料である米国金属規格（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｍｅｔａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ：ＡＭＳ）５３８２は、高圧タービン条件下で好適な材料として見出されている。
【００２１】
上記シールは、上記ダンパ支持面６６と物理的に接触して支持される部分７０と、上記プラットホーム径方向内側面３０のシール部分５６に対してシールするようにされた対となったシール部分７２と、を有している。上記支持される部分及びシール部分７０，７２の形状は、上記ダンパ支持面６６及び上記プラットホーム径方向内側面３０のシール部分５６の形状にそれぞれ適合するようにされている。上記支持される部分７０と上記シール部分７２の間の変移部分が、円弧状に屈曲しているのが好ましい。また、上記曲がりの半径は、上記プラットホーム径方向内側面３０の上記変移部分５４の曲がりの半径よりも大きくされていることが好ましい。多くのプラットホーム形状に適合できるように、上記シール部分７２は、典型的には上記支持される部分７０から、上記変移部分でのいかなる曲がりも考慮しないで、上記支持された部分の面７４から測定して、角度７３、すなわち少なくとも約４５°、最も多くの場合には約６０°〜約９０°の角度で延びていることが好ましい。上記シール部分７２は、概ね同様な角度の付けられたプラットホームでは、この範囲内の高い角度、例えば７５°〜９０°でも有効である。
【００２２】
上記シール部分はそれぞれ近接端と、上記支持部分７０への変移部分と、末端部分と、を有しており、この末端部分は自由端となっていることが好ましい。上記シール部分７２は、応力を適切とするために、テーパとされて、徐々に近接端からその末端にまで厚さが減少されているのが好ましい。上記シール部分７２の上記末端部分は、丸くされていても良い。遠心力が、上記シールのシール部分を上記プラットホームのシール面にごく近接させるようになっていることが望ましい。
【００２３】
上記シール４８の厚さは、概ね上記ダンパの厚さよりも厚くないことが認められよう。このようにすることによって、上記シールをよりフレキシブルに、すなわち上記ダンパよりも、より剛性を無くすることができ、上記シール４８の上記プラットホーム径方向内側面への一体性を向上させることができる。しかしながら、この実施例では、上記シール４８は、典型的には金属の薄膜で形成されている従来のシールよりも概ね厚くされている。
【００２４】
上記シール４８は、上記タービン内での高温と、圧力と、遠心力と、に対して好適な材料及び製造方法によって構成・製造することができる。さらに、上述のような環境下でクリープや浸食に対して耐える材料から選択されることが好ましい。高温における（高圧タービンに用いる場合には約１５００°）上記シールの延性、すなわち曲げ易さは、従来のシールの延性に近いことが好ましく、このために典型的には、米国金属規格（ＡＭＳ）５６０８といったコバルト合金材料から構成されることが好ましく、高温下ではより剛性を有し、延性が低下するようになっている合金である。この実施例では、コバルト合金材料、米国金属規格（ＡＭＳ）５３８２を鋳造により製造したものが好適であることが見出されている。しかしながら、どのような好適な材料及び製造方法であっても、当業者によって知られているものであれば用いることができる。
【００２５】
図３を参照して、互いに隣接したロータブレード１３の第１の対７５は、それぞれ対となったスタンドオフ７６（一方のブレードにのみ示した）を有しており、上記ダンパ４６及び上記シール４８の上記プラットホーム径方向内側面３０及びネック４０に対する適切な位置への保持を容易にしている。上記ブレードの対７５は、スタッガ（食い違い）配置とされていて、上記根本部４２に対して上記翼を最適配置させるようになっている。このようにスタッガ配置とする結果、上記ブレードの上記対７５上の上記プラットホーム面は、互いにオフセットし、これが後述する図４に示されている。
【００２６】
ここで図４を参照すると、上記ブレード７７で示す第２の対は、初期鋳造したスタッガリンングされていない隣接ブレードの配置に対して示されている。上記ブレードプラットホーム上記第２の対７７の上記径方向内側面の間には全くオフセットは存在しないが、上記第２の対７７上の上記翼２２（図１〜図３まで）の上記根本部４２（図１〜図３参照）に対する配置は、最適となっていない。ブレードの第１の対７５のスタッガリングは、最適配置を与えているが、上記ブレードプラットホームの上記径方向内側面の間には軸方向に延びたオフセット７８，７９が生じている。特に、１つの軸方向オフセット７８は、上記ブレード１３の上流側１４（図１）の上記径方向内側面３０（図１、図２）の上記シール部分５６の間に発生し、別の軸方向オフセット７９が、上記ブレード１３の上記下流側１６（図１）上の上記径方向内側面３０のシール部分５６の間に発生する。このオフセットの大きさは、上記ブレードの形状、上記ブレードの寸法、上記スタッガ配置の程度に依存しており、上記スタッガ配置の程度は、典型的には、約−４°〜約４°の範囲となっている。例えば、上記ブレードネック４０（図１〜図３）は、軸方向長さ１．６インチ（４１ｍｍ）を有し、２°のスタッガ量を有している場合には、上記オフセットの大きさは、約０．０２５インチ（０．６３５ｍｍ）となっている。
【００２７】
これまで、上記の状況では、実質的に平坦で、平面状のシールを用いてきた。しかしながら、従来のシールの効果は、互いに隣接したブレードプラットホームの間にオフセットが発生すると著しく減少することが見られた。このようなオフセットは上記平面状シール部分の上記面への一体性を損ない、リークを増加させることとなる。また、上記シールがより保持されなくなってしまうことにもなり、上記シールを所望しない変形を生じさせ、よりリーク量を高めてしまう結果にもなる。
【００２８】
図３を再度参照すると、上記各ブレード７５の間のオフセットを適切化させるために、それぞれの上記シール部分７２は、軸方向にオフセットした２つの小部分８０，８２を備えていて、それらはそれぞれ上記隣接したプラットホームの径方向内側面３０の対応する２つに対するシールとなっている。この図中では、図示している各小部分８０，８２は、図示していない側の小部分８０，８２と実質的に同様であることが好ましい。
【００２９】
図５を参照すると、上記上流側軸方向オフセット７８（図４）を適正化させるため、上記シール４８の上記上流側シール部分上にある一方の上記小部分８２は、その上流側にある最も径方向内側面に極隣接するまで延びている。同様に、上記下流側の軸方向オフセット７９（図４）を適正化させるため、上記シール４８の下流側シール部分上の一方の上記小部分８２は、その下流側の最も径方向内側面に極接近するまで延びている。従って、上記シーリングのための上記小部分８０，８２は、上記プラットホームの上記径方向内側シール部分５６の間のオフセットに対応するようになっていることが好ましい。このことは、上記小部分８０の別のものに比較して、追加の厚みを与えるように、上記小部分８２の一つを延ばすことによって行われるようになっていることが好ましく、上記小部分８０の上記径方向外側面８２が、共通の平面とならないように、すなわち上記シーリング部分７２に好ましい形状とされるようになっている。上記小部分８０，８２の径方向内側面は、互いに共平面とされていることが好ましいが、上記小部分８０，８２の上記径方向内側面の間を同様にオフセットさせるのは、シールの延性を増加させることになる。図示しているように、上記シール部分７２は、曲線−直線ステップ状の形状を有しているが、上記シール部分８０，８２に対しては、別の好適な形状も可能であることは当業者によれば明らかであろう。上記延長小部分８２とそれとは別の小部分８０に対応する上記プラットホームの間のクリアランス８４は、それらの部品が互いに緩衝しあわないようにしている。このクリアランスがなければ、上記延長された小部分８２とそれに隣接したプラットホームは、上記径方向内側面との関係において上記シールを不適切に位置決めしてしまい、その結果上記シール特性を劣化させてしまうことになる。
【００３０】
当業者によれば、上記ダンパ４６（図１〜図３）及び上記シール４８は、上記ブレード１３を考慮して曲線状の形状とされているが、本願においては本質的なものではない。
【００３１】
上述のシールは、上記プラットホームの上記オフセットした表面に、より近接し、かつより密接な形状とされたシール部分を提供する。この様に改善することで、リークと、汚染と、を低減させることが可能となり、上記タービンの信頼性を向上させることができることになる。また、これによって上記シールの支持が改善され、予期しない変形が防止でき、これによって上記シールの有効性が維持できることとなる。
【００３２】
図６を参照すると、本発明の第２の実施例では、ダンパ・シール組み合わせ体８６は、ダンパ部分８８と、シール部分９０と、を有しており、これらは互いにロウ付け又はコスト削減のため一体として鋳造されたものとすることができる。機械加工、鍛造、圧延、打ち抜き又はこれらの技術を適当に組み合わせたものも用いることができる。上記ダンパと上記シール部分８８，９０は、図１から図５に示したように上記ダンパ４６の上記メインボディ５８及び上記シール４８の上記シール部分７２についてそれぞれ同様である。しかしながら、上記構成とは異なり、上記シール部分９０は、上記ダンパ部分８８の径方向内側に位置決めされておらず、上記ダンパ部分８８の上記端部から径方向内側に延ばされている。従って、上記ダンパ部分は、上記シール部分９０のための支持部分とされることになる。この様にすることで、上記第１の実施例よりも上記シールの良好な径方向支持が可能となる。上記シール部分９０は、軸方向にオフセットした小部分９２，９４を有し、これらは実質的にそれぞれ軸方向オフセット小部分８０，８２と同様にされている（図３，図５）。上記ダンパ部分８８は、緩衝面９６と、対となった第１の突起９８と、を有しており、これらは上記第１の実施例の上記緩衝面６２及び対となった突起６８（図２，図３）と同様である。上記ダンパは、さらに第２の対となった突起１００を有しており、これらの突起９８，１００は、上記ダンパ・シール組合せ体８６を上記径方向内側面３０及び上記ブレード１３のネック４０に対して適切な位置に保持するのを容易にしている。
【００３３】
ここで、図７を参照すると、上記組合せ体８６と上記プラットホーム径方向内側面３０の上記変移部分５４の間の上記プラットホーム径方向内側面３０のクリアランス１０１は、同様に機能するが、上記ダンパ４６（図１〜図５）の上記クリアランス６４（図２）よりも小さくされている。上記クリアランスを小さくすることで、上記シール部分９０の径方向支持がより良好にでき、さらにシールを効果的にすることができる。上記エンジンが運転されていない場合には、上記ダンパ・シール組合せ体は、上記プラットホームに下側にゆるくフィットしている。エンジンが始動されると、上記プラットホーム径方向内側面への接触は、まず上記ダンパ部分８８によって、次いで上記シール部分９０によって行われる。上記シール部分９０は、上記径方向内側面３０との望ましくない相互作用を防止するに充分なだけフレキシブルにされているが、この様にしなければこれらは、上記緩衝部分８８の上記緩衝面９６と上記プラットホーム径方向内側面３０の上記緩衝部分５２とが互いに接触、緩衝してしまうこととなるためである。最もプラットホーム形状に適合させるため、上記シール部分９０は、典型的には角度１０２、すなわち少なくとも４５゜で上記緩衝部分８８から延ばされていて、この角度は、上記変移部分における曲がりを無視して上記緩衝部分の共通平面１０３から計って多くの場合には約６０゜〜約９０゜とされている。上記シール部分９０は、７５゜〜約９０゜といった高角度側であっても効果を有しており、概ね同様な角度を付けられたプラットホームに適合するようになっている。
【００３４】
図８を参照すると、上記シール部分９２，９４は、上記ブレードプラットホームの間の上記シール部分５６の間の上記軸方向オフセット７８，７９（図４）を適合させている。クリアランス８４は、図６において上述したように干渉を防止している。上記第１の実施例で示したように、上記ダンパ・シール組合せ体及びシールは、より近接した上記プラットホームの上記オフセット表面に密着した形状のシール部分を提供することとなる。これによって、シールが改善され、リーク及び汚染が低減できるとともに、上記タービンの信頼性が向上できる。これはまた、上記シールの支持も改善し、これによって予期しない変形が防止され上記シールの効果が維持できる。
【００３５】
ここで、図９及び図１０を参照して、本発明の第３の実施例を説明する。本発明の第３の実施例では、ダンパ１０４と、シール１０６とは、上記第１の実施例の上記ダンパ４６と、上記シール４８と、同様にされているが、上記シール１０６は、薄い金属シートで形成されている点で異なっている。上記金属としては、米国金属規格（ＡＭＳ）５６０８といったコバルト合金とすることが好ましく、このシートは、レーザによって平坦なパターンに切断される。パンチとダイとをその後に用いて、残りのシール形状を形成する。上記シール１０６は、支持される部分１０８と、対となったシール部分１１０と、を有している。上記ダンパ１０４は、メインボディ１１２と、緩衝面１１４と、延長部１１６と、支持面１１７と、対となった突起１１８と、を備えている。ほとんどのプラットホーム形状に従わせるために、上記シール部分１１０は、上記支持される部分の共通平面１２０から上記変移部分の曲がりを考慮しないで計って、典型的には角度１１９、すなわち少なくとも４５゜、最も好ましくは約６０゜〜９０゜の範囲で上記支持される部分１０８から延ばされている。上記シール部分１１０は、７５゜〜９０゜と言った上記範囲の高角度側であっても効果を有していて、概ね同様な角度のプラットホームに適用することができる。
【００３６】
図１１を参照して、オフセットしたシール部分１２１，１２２は、曲げ加工によって形成されているとともに、実質的に同一の厚さを有していることが好ましい。本発明においては重要ではないものの、上記支持された部分１０８から突き出した突出１２４は、物理的にシール１０６が適切に取り付けられていない場合、例えば上記シール１０６が上記ダンパ１０４と上記プラットホームの径方向内側面３０の間に取り付けられていない場合には、物理的な干渉を生じるようにされていることが好ましい。しかしながら、上記ダンパと、上記シールと、が適切に装着されている場合には、上記突出１２４は、上記緩衝面５２に突き当たらず、従って緩衝作用を妨げないようになっている。上記シール１０６は、ロケータ１２６を有していることが好ましく、この場合にはノッチ又はスカロープ(scallope)とされており、これは、上記スタンドオフ７６と相互作用して、所望する軸方向位置に上記シール４８を保持させるようになっている。
【００３７】
図１２を参照すると、上記オフセットシール小部分１２１，１２２は、上記プラットホームの軸方向オフセット部分７８，７９（図４参照）をシール部分５６に適合化させている。図示したように、上記シール部分１１０は、曲線−直線ステップ状の形状を有しているが、当業者によれば明らかなように上記のようなフック型とされていなくとも良い。上記延長されたシール小部分１２２とこの小部分とは別の小部分１２１の間のクリアランス１２８は、これらの部分間のいかなる干渉もしないようにされている。
【００３８】
上記第１の実施例と上記第２の実施例のように、上記シール１０６は、近接して、上記プラットホームの上記オフセットした表面に適合するようにされている。これは、シール性を改善して、リークと、汚染と、を低減させ、上記タービンの信頼性を向上させている。また、このようにすることで、上記シールの支持を改善することができ、望まれな変形を防止してシールの有効性を保持させている。
【００３９】
本発明のシールは、２つのシーリング部分を有し、これらの小部分が、互いにオフセットする、として示してきたが、ある種の用途においては、１つのみのシール部分とされていても良く、又２つ以上のシール部分を有していても良い。さらに、上記シール部分は、同様にされていなくとも良く、例えば上記シール部分のうちの一つは、オフセットした小部分を有していなくとも良く、又は別のものよりも大きくオフセットした部分を有していても良い。さらに、本発明のシールは、実質的に平面の小部分として示されているが、上記シール部分は、いかなる好適な形状を有しているものであっても良い。
【００４０】
ダンパとともに示しているが、本発明のシールは、異なったダンパとともに用いることもできるし、又ダンパを全く用いなくとも良く、上記シールは、上記ブレードプラットホームによって径方向に保持されるようになっていても良い。さらに、上記シールは、ダンパの径方向外側等、いかなる適切な方法によってどの部分に配置されていても良い。また、いかなる好適な手段によっても上記シールを固定保持させることが可能である。
【００４１】
当業者によれば、又上記シールは、食い違い（スタッガ）配置され、互いに軸方向にオフセットした径方向内側面に対して用いることが開示されているが、直線及び／又は角度を持ってオフセットしている別のタイプのものでも本発明においては適合させることができる。上記オフセットは、上記ブレードのスタッガリング配置から生じるものでなくとも良い。さらに、上記シール小部分は、上記プラットホームの上記径方向内側シール面の間のオフセットに正確に対応しているものでなくとも良い。実際上、上記シールが鋳造で製造されている場合には、約０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）のずれは、製造制度範囲として予測される。この様な改善によって、より少ない段差のある場合でも上記オフセットに一般的に対応したものがある限り、対応が可能である。上記オフセットの寸法と用途に応じて、５０％〜２５％、或いはそれ以下の間で適合化を行うことができ、シール特性を最適化させることが可能である。
【００４２】
本発明の特定の形態について、第２段高圧タービン用途の種々の実施例を持って説明してきたが、これらは本願を限定するものではない。本発明は、本願で説明したのとは異なったブレードや、プラットホーム形状を有する他のガスタービン用途にも適用できるが、これらの用途に限定されるものではない。上記実施例の種々の変形は、本発明の他の態様と同様に、当業者によれば本願の記載に基づいて本願の趣旨及び範囲内で行うことが可能であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】タービンロータブレード、ダンパ、及び本発明のシールの第１の実施例を示した斜視図。
【図２】上記ロータブレード、ダンパ、及び図１のシールの一部切り欠き側面図。
【図３】スタッガ配置にある隣接した２つのロータブレード、上記ダンパ及び図１のシールの分解斜視図。
【図４】図３のブレード及びスタッガ配置にない互いに隣接した別のロータブレード対の図３におけるライン４−４方向に沿った断面図。
【図５】図３のブロータレード及びこれらブレードの間に配設された図１の上記シールの図３におけるライン４−４方向に沿った断面図。
【図６】図３のロータブレードの分解図であり、ダンパとシールとを連結した本発明の第２の実施例を示した図。
【図７】図６のロータブレード及びダンパ・シール組み合わせ体の図６のライン８−８に沿った断面図。
【図８】図６のロータブレード及びダンパ・シール組み合わせ体が取り付けられたところを示した図６のライン８−８に沿った断面図。
【図９】図１のロータブレード、ダンパ、及び本発明の第３の実施例のシールの斜視図。
【図１０】図９の上記ロータブレード、ダンパ、及びシールの一部切り欠き側面図。
【図１１】図３のロータブレード及び図９のダンパ・シールの拡大斜視図。
【図１２】上記ロータブレードに図９のシールが取り付けられたところを示した図１１のライン１２−１２に沿った断面図。
【符号の説明】
１３…タービンローターブレード
１４…上流側端
１６…下流側端
１８…凹面（正圧）側
２０…凸面（負圧）側
２２…翼
２４…ガス流
２６…径方向外側面
２８…プラットホーム
３０…径方向内側面

Claims (14)

1. ガスタービンエンジン内のタービンロータ用ブレードシールであって、上記ガスタービンエンジンは、長手方向軸と、それぞれが上流側及び下流側を備えたプラットホームを有する複数のブレードと、該ブレードのプラットホームの隣接部が互いに長手方向にオフセットしているシール部分を備えた前記プラットホームの径方向内側面と、を有し、前記シールは、
   前記長手方向に互いにオフセットした少なくとも２つの小部分を備える少なくとも１つのシール部分を有し、前記小部分の前記オフセットは、互いに隣接した前記ブレードプラットホームの間のオフセットに略対応しており、かつ前記小部分は、互いに隣接した前記プラットホームの径方向内側面のオフセットの１つに対応したシール部分をシールしていることを特徴とするシール。
2. 前記少なくとも２つの小部分のうちの一方は、別の１つよりも実質的に厚くされていることを特徴とする請求項１に記載のシール。
3. 前記シール部分は、実質的な段差を形成していることを特徴とする請求項１に記載のシール。
4. 前記小部分は、互いに実質的に同一の厚さを有しており、そのシール部分は、前記小部分の間で屈曲形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のシール。
5. 支持される部分と、この支持される部分に対して共通平面となっている部分と、を有し、前記シール部分は、７５゜〜９０゜の範囲の角度で前記共通平面から延びていることを特徴とする請求項１に記載のシール。
6. 前記小部分の間の前記オフセットは、０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）〜０．０４０インチ（１．０１６ｍｍ）とされていることを特徴とする請求項１に記載のシール。
7. ２つの前記シール部分を有し、それらのうちの１つは、前記隣接プラットホーム上のオフセットした径方向内側面をシールするための上流側シール部分とされ、前記２つの前記シール部分のうちの別の１つは、前記隣接プラットホーム上のオフセットした径方向内側面をシールするための下流側シール部分とされていることを特徴とする請求項１に記載のシール。
8. 前記２つのシール部分は、それぞれ２つの小部分を備えていることを特徴とする請求項７に記載のシール。
9. 前記上流側シール部分の前記２つの小部分のうちの１つは、残りの小部分よりも実質的に厚くされ、前記下流側シール部分の２つの小部分のうちの１つは、残りの小部分よりも実質的に厚くされていることを特徴とする請求項８に記載のシール。
10. 支持される部分と、この支持される部分に対して共通平面となっている部分と、を有し、前記シール部分は、７５゜〜９０゜の範囲の角度で前記共通平面から延びていることを特徴とする請求項９に記載のシール。
11. 前記小部分の間の前記オフセットは、０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）〜０．０４０インチ（１．０１６ｍｍ）とされていることを特徴とする請求項１０に記載のシール。
12. 前記小部分は、互いに実質的に同一の厚さを有しており、前記シール部分は、前記小部分の間で曲がった形状を有していることを特徴とする請求項８に記載のシール。
13. 支持される部分と、この支持される部分に対して共通平面となっている部分と、を有し、前記シール部分は、７５゜〜９０゜の範囲の角度で前記共通平面から延びていることを特徴とする請求項１２に記載のシール。
14. 前記小部分の間の前記オフセットは、０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）〜０．０４０インチ（１．０１６ｍｍ）とされていることを特徴とする請求項１３に記載のシール。

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