JP4875764B2 - ガスタービン燃焼器のシール構造 - Google Patents

Description

本発明は、ガスタービンの周方向に配置された複数の燃焼器の尾筒出口端とガスタービン入口ノズルとの接続部における尾筒間のシール構造であって、尾筒出口端の隣接したフランジの互いに対向する面間を簡素なシール構造で確実にシールして、高圧側の圧縮空気が燃焼ガス通路側に入り込むのを防止するようにしたシール構造に関する。

図１７は、予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の一般的な構成を示す断面図である。
図１７において、ガスタービン０１は、大きくは、圧縮機０２、ガスタービン燃焼器０３、及びタービン０４から構成されている。燃焼器０３は、圧縮機０２とタービン０４の間に形成された空洞を有する車室０５に取り付けられており、燃焼領域を有する内筒０６、この内筒０６の前端に連結された尾筒０７、内筒０６と同心状に配設された外筒０８、内
筒０６の軸線上に後端から配設されたパイロットノズル０９、このパイロットノズル０９の周囲に円周方向で等間隔に配設された複数のメインノズル０１０、尾筒０７の側壁に連結され車室０５に開口するバイパスダクト０１１、このバイパスダクト０１１に配設されたバイパス弁０１２、このバイパス弁０１２の開閉度合いを調節するバイパス弁可変機構０１３より構成される。

かかる構成において、圧縮機０２で圧縮された圧縮空気は、車室０５内に流入し（図中の白抜き矢印）、内筒０６の外周面と外筒０８の内周面とで形成される管状空間を経た後ほぼ１８０度反転して（図中の実線矢印）、内筒０６内に後端側から導入される。次いでパイロットノズル０９の前端のパイロットバーナ（不図示）に噴射された燃料と混合して予混合燃焼し、高温高圧の燃焼ガスとなる。この燃焼ガスは、尾筒０７内を経由してその出口端から吐出され、タービン０４を駆動させる。なおバイパスダクト０１１から尾筒等０７内へ車室０５内の圧縮空気の一部が燃焼ガス濃度を調整するために供給される。

また０１９は、尾筒０７の燃焼ガス出口端とタービンノズル部０１８とを接続するフランジ部であり、０１６はタービン主軸０１５に取り付けられた第１段動翼、０１７ａはタービンノズル部０１８の直ぐ下流側に設けられた第１段静翼、０１７ｂは第２段静翼である。フランジ部０１９の外側周囲は圧縮空気が通る空間で、内側を通る燃焼ガスより高圧となっており、圧縮空気が内側に入り込まないようにシールする必要がある。

従来ガスタービン燃焼器の尾筒出口フランジ部０１９のシール構造については、例えば特許文献１（特開２０００−２５７８６２号公報）に開示されている。このシール構造は、ガスタービン燃焼器の尾筒出口端とタービン入口ノズルとの対向部の内縁側及び外縁側のシール構造に係り、シール部に冷却空気（圧縮空気）を燃焼ガス通路に導く空気通路を設けて、前記対向部に設けられたフランジの熱伸びによるシール部の磨耗を防止してシール性能の劣化を防止するものである。

また特許文献２（特開２００２−３３９７０６号公報）は、ガスタービン燃焼器の尾筒出口端とタービン入口ノズルとの対向部のシール構造、又は隣接する尾筒間のシール構造に係り、織布状又はニット状の金属布と、該金属布の高圧側に配置され非孔質の堅いシート状をなす金属製の耐高温度シムとで構成された板状のシール組立体をシール部に設けたスロットに挿入することにより、シール性能を向上させている。

図１８に尾筒出口端の構造を示す。図１８Ａはタービンノズル側から視た説明図、図１８Ｂは図１８Ａのｂ矢視図、図１８Ｃは図１８Ｂのｃ部拡大図である。図において、燃焼器はガスタービン本体の周囲に周方向に１６から１８基配置され、０７は燃焼器の尾筒の出口端であり、０１９は尾筒に出口端に設けられたタービンノズル０１８との接続用フランジ、ｇは尾筒０７の内部からタービンノズル部０１８に導設された燃焼ガス通路、ａは、車室０５と尾筒との間に形成される圧縮空気通路である。

特開２０００−２５７８６２号公報 特開２００２−３３９７０６号公報

ガスタービン燃焼器の尾筒部分は、高温環境下にあり、高温環境下で有効なシール性能を保持するためには、シール材自体にある程度の剛性を必要とする。しかし剛性のシール材では、機器のフランジとシール面間に微小な隙間が生じやすい。

また熱変形により、円周方向、半径方向、軸方向のすべてに相対変位が発生し、これらの相対変位に追従できる耐熱性でかつ低剛性のシール材が見当たらない。

また振動によってシール部材がシール面から浮き上がってシール効果が不良になったり、あるいは振動によるシール面の磨耗や、シール面での接触による経年的な劣化により、徐々にシール面の漏れが増大するという問題がある。

特に隣接する尾筒間のフランジ対向面は、熱変形あるいは振動により尾筒の軸方向（図１９の矢印ｂ方向）の相対変位が著しい。図１９に示すように、隣接する尾筒の２つのフランジ０２１及び０２２間の対抗面ｔ１、ｔ２では、熱変位による尾筒の軸方向ｂの相対変位Δδが著しく、尾筒出口付近の燃焼ガスｇは尾筒の外側に配置された車室内の圧縮空気ａより圧損分だけ圧力が低いので、従来の板状シール部材０２３では、両者の差圧ｐにより対向面ｔ１、ｔ２に跨って設けられた凹溝０２４及び０２５の燃焼ガス通路側内面０２４ａ及び０２５ａに押し付けられる。

この場合従来の板状シール部材０２３では、相対変位Δδによりシール面０２５ａとの間に隙間ができ、漏れｒが発生する。

なおガスタービン燃焼器の尾筒部分で漏れが発生すると、尾筒外側に配置された車室０５内の圧縮空気ａが尾筒内を流れる燃焼ガスｇに混ざって空気混合比を上げるため、燃焼温度が高くなってＮＯＸの発生量が増大し、燃焼効率も悪化するという問題もある。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、隣接する尾筒間のフランジ対向面のシールを行うためのシール構造において、ガスタービン燃焼器の高温下における熱変形による漏れや、振動による磨耗や経年劣化、あるいは振動によるシール部材の浮き上がりによる漏れを生ぜず、長期に亘り良好なシール性能を保持することができるシール構造を実現することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明のシール構造は、ガスタービンの周方向に配置された複数の燃焼器の尾筒出口端とガスタービン入口ノズルとの接続部における尾筒間のシール構造において、尾筒出口端の隣接した尾筒フランジ同士の対向面に夫々凹溝を設け、該凹溝に長尺板状のシール部材と該シール部材に並置される板ばねとからなるシール組立体を挿入し、前記シール部材が一方の面の両側端部に連続した突起部を有し、該突起部が前記凹溝内で燃焼ガス通路側に向けて前記尾筒フランジ対向面に跨って配置され、前記板ばねが、該凹溝内で該シール部材に対して圧縮空気通路側に配置され、該板ばねのばね力により該突起部を該凹溝の燃焼ガス通路側内面に押し付けるように構成される点を第１の要旨とし、第２の要旨は、前記シール部材と板ばねとが別体に構成され、該板ばねが両端部が浮き上がった自由端をなし中央部で溶接用取り付け板を介して該シール部材に対面する前記凹溝の圧縮空気通路側両内面に取り付けられ、該板ばねの両端部に対向する位置の該シール部材に前記凹溝内で前記尾筒フランジ対向面に跨って配置され断面がＲ形状の凸部を両側端部に有する支持板を設けたことを特徴とする。

本発明のシール構造においては、前記シール組立体のシール部材が一方の面の両端部に連続した突起部を有するため、図１に示すように、尾筒の振動又は熱変位により隣接する尾筒のフランジ２１及び２２が相対変位Δδを生じた場合、本発明のシール組立体では、突起部２４ａ及び２４ｂの存在により、シール部材２３ａはコーナｃに接触せず、かつ板ばね２３ｂのばね力を付与されて、突起部２４ａ及び２４ｂが燃焼ガス側内面２４ａ及び２５ａに押圧された状態を保つので、対向面ｔ１、ｔ２間のシール状態を保持し、振動等によって浮き上がることがない。これによって対向面間で圧縮空気通路ａから燃焼ガス通路ｇ側への気流漏れが生じない。

なおシール部材と板ばねとは互いに接合されていてもよいし、分離された状態でもよい。どちらの状態でもシール機能を果たすことができる。接合する場合は、溶接又はロウ付け等で接合する。接合されている場合は、一方に取っ手を設ければ抜き出しが可能であり、また抜き出し治具を用いた抜き出しが容易である。分離されている場合は、両方に取っ手を設けるか、あるいはシール部材及び板ばねをそれぞれ抜き出し治具で抜き出す必要があるが、交換時は一方のみを交換すればよいので、交換が容易である。

本発明のシール構造において、好ましくは、前記シール部材が、芯材挿通孔を有し複数重ねて配置された短冊体と、該重合配置された短冊体によって短冊体の重合方向に形成された芯材挿通孔に挿通された芯材とから構成する。このように構成すれば、該対向面を形成するフランジの熱変形による相対変位、あるいは振動によるシール部材の長手方向の前記フランジの変形やうねりに対してもシール部材が容易に追従することができる柔軟性をもつことができる。

また前記短冊体が棒状部材を曲折して輪郭を形成することにより内側に芯材挿通孔が形成されてなるようにしてもよい。このように構成することにより、シール部材の長手方向の前記フランジのうねりに対してもシール部材が容易に追従することができる柔軟性をもつことができるとともに、シール部材自体にバネ効果を付与でき、かつシール部材を軽量化することができる。また軽量化によってシール部材の振動による慣性力を低減でき、シール面からのシール部材の浮き上がりを防止することができる。

また前記突起部又は該突起部が接触する前記凹溝内の燃焼ガス通路側内面に耐摩耗性被膜をコーティングして、互いに押し付け合う前記突起部及び前記燃焼ガス通路側内面の磨耗を軽減するようにしてもよい。また耐摩耗性被膜をコーティングすれば、前記溝にシール組立体を挿入するときに低摩擦となり挿入しやすくなる。耐摩耗性材料として、Ｃｒ２Ｃ３、ＷＣ、ＭｏＳ２等の硬質材料を使用することができる。

また本発明の板ばねを、例えば前記板ばねが並置された前記シール部材に向かって凹凸をなすように波状に構成されるようにしてもよい。あるいは平板状の座板と、該座板に対して一端が浮き上がった状態で他の一端で接合される複数のばね部材とで構成してもよい。このように複数の片持ちのばね部材で構成することにより、組み立てが容易であり、またバネ変位量の増加が容易になり、大きな変形に追従できるようにすることができる。またかかる構成において、浮き上がった端部をＲ形状にして前記凹溝への装着時にひっかかりをなくすようにすることができる。

あるいは本発明の板ばねを、例えば平板状の座板と、該座板に対して両端が浮き上がった自由端をなし中央部で接合される複数のばね部材とで構成してもよい。

かかる構成の場合、前記ばね部材は中央に接合部を中心にして左右対称であるため、左右対称に負荷がかかり、接合部に偏荷重が加わることがないので、接合部が切断しにくい利点がある。

また前記板ばねが、基部と該基部に対し両側に八の字状に配置された一対の脚部とからなる複数のばね部材で構成され、前記脚部が前記フランジ対向面に跨って前記凹溝の圧縮空気通路側内面に接触するように配置されてなる構成としてもよい。

かかる構成の場合、前記突起部を介して凹溝内の燃焼ガス通路側内面で形成するシール面に均等にシール荷重を負荷することができる。

また本発明の参考例では、板ばねが両端部が浮き上がった自由端をなし中央部でシール部材に接合され、該両端部に尾筒フランジ対向面に設けられた凹溝内で該対向面に跨って配置され断面がＲ形状の凸部を両側端部に有する支持板を設け、該両端部及び中央部を除く傾斜部に該板ばねの長手方向に長孔を設け、該長孔に隣接する板ばねを挿入するようにして前記自由端同士を相互に重ね合わせて、各板ばね間の間隔を密に配置するとよい。

かかる構成では、シール部材を薄板状に形成して長手方向の柔軟性をもたせることができ、また尾筒フランジ対向面の変形や熱伸びによるズレに追随できるとともに、軽量化が可能になり、これによって振動に伴うシール部材の慣性力を低減し、シール部材の浮き上がりを抑制できる。またシール部材に板ばね中央部の接続箇所を増やすことによって、シール部材にばね力を付与する押付け点を増やし、これによってシール部材の長手方向に亘るシール性能をさらに向上できる。

また互いに対向する尾筒フランジ対向面が熱変形によりずれが生じた場合、板ばねが該対向面に設けた凹溝のコーナに片当りして窪みや偏磨耗を生じたり、塑性変形してつぶし代が変わるおそれがあるが、板ばねの両端部に前記支持板が設けられているため、板ばねが該対向面に設けた凹溝のコーナに直接当ることがないため、前記のような不具合が生ぜず、シール部材に付与する均一なばね力を保持できる。また該フランジ対向面のずれによって支持板が傾いても支持板に設けられたＲ形状の凸部が傾きに良く追従でき、板ばねに偏荷重が加わることがないので、シール部材に付加する板ばねのばね力を維持できて前記突起部によるシール機能を損なうことがない。

本発明は前記第２の要旨に示すように、またシール部材と板ばねとを別体に構成し、該板ばねの両端部が浮き上がった自由端をなし中央部で溶接用取り付け板を介して該シール部材に対面する凹溝の圧縮空気通路側両内面に取り付けられ、該板ばねの両端部に対向する位置の該シール部材に尾筒フランジ対向面に設けられた凹溝内に該対向面に跨って配置され断面がＲ形状の凸部を両側端部に有する支持板を設けるようにしてもよい。

かかる構成では、前記構成と同様にシール部材の薄肉化が可能になり、柔軟性や軽量化を達成できるとともに、板ばねの両端部でシール部材を押圧するようにしているので、シール部材に対する押付け箇所を増やすことができ、これによってシール性能を向上させ、振動等によるシール部材の浮き上がりをより確実に抑制できる。またシール部材と板ばねとを分割することで、シール組立体を簡素な構成にできるとともに、板ばねの該両端部を該支持板のＲ形状凸部に当てるようにしているので、板ばねの両端部が片当りして窪みや偏磨耗を生じたり、あるいは塑性変形してつぶし代が変わるようなことがない。

なお本発明の前記構成、即ち板ばねを座板に対して一端又は両端が浮き上がった自由端の状態で取り付ける構成の場合に、該板ばねの該一端又は両端に前記構成のＲ形状の凸部を有する支持板を取り付けるようにしてもよい。これによって尾筒フランジ対向面が熱変形によりずれが生じた場合でも板ばねが該対向面に設けた凹溝の角に当って窪みや偏磨耗を生じたり、塑性変形してつぶし代が変わるのを防止できる。

本発明のシール構造によれば、尾筒出口端の隣接した尾筒フランジ同士の対向面に夫々凹溝を設け、該凹溝に長尺板状のシール部材と該シール部材に並置される板ばねとからなるシール組立体を挿入し、該シール部材が一方の面の両側端部に連続した突起部を有し、該突起部が前記凹溝内で燃焼ガス通路側に向けて前記尾筒フランジ対向面に跨って配置され、該板ばねが、該凹溝内で該シール部材に対して圧縮空気側に配置され、該板ばねのばね力により該突起部を該凹溝の燃焼ガス通路側内面に押し付けるように構成されているため、該板ばねのばね力が該シール部材に働き、振動や熱変形により尾筒出口フランジの対向面に相対変位が生じた場合でも、該突起部と該凹溝の燃焼ガス通路側内面とで形成されるシール面を常に良好なシール性能に維持することができる。

本発明のシール組立体のシール作用を示す説明図である。 本発明の要旨を示す立て断面図である。 前記要旨のシール組立体の斜視図である。 本発明の第２実施形態の板ばねの立面図である。 本発明の第３実施形態の板ばねの立面図である。 本発明の第４実施形態の断面図である。 前記第４実施形態の板ばねの斜視図である。 本発明の第５実施形態の断面図である。 前記第５実施形態のシール部材の斜視図である。 前記第５実施形態のシール組立体の斜視図である。 本発明の第６実施形態の断面図である。 前記第６実施形態のシール組立体の斜視図である。 前記第６実施形態のシール部材の立面図である。 本発明の参考例に係るシール組立体の斜視図である。 図１４ＡのＡ−Ａ断面図である。 図１４ＡのＢ−Ｂ断面図である。 前記参考例のシール作用を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る立面図である。 前記第１実施形態の平面図である。 前記第１実施形態のシール板の横断側面図である。 前記第１実施形態の一部平面図である。 前記第１実施形態の一部立面図である。 前記第１実施形態のシール作用を示す説明図である。 本発明の第７実施形態に係る第１変形例を示す立面図である。 前記第７実施形態の第２変形例を示す立面図である。 従来のガスタービン燃焼器の断面図である。 従来のガスタービン燃焼器の尾筒出口端を示す立面図である。 図１８Ａ中のｂ矢視図である。 図１８Ｂ中のｃ部拡大図である。 従来のシール組立体のシール作用を示す説明図である。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図２は本発明の要旨を示す縦断面図、図３は前記要旨のシール組立体の斜視図、図４は本発明の第２実施形態の板ばねの立面図、図５は本発明の第３実施形態の板ばねの立面図、図６は本発明の第４実施形態の縦断面図、図７は前記第４実施形態の板バネの斜視図である。

図８は、本発明の第５実施形態の縦断面図、図９は前記第５実施形態のシール部材の斜視図、図１０は第５実施形態のシール組立体の斜視図、図１１は本発明の第６実施形態の断面図、図１２は第６実施形態のシール組立体の斜視図、図１３は第６実施形態のシール部材の立面図である。

図１４は、本発明の参考例に係り、図１４Ａはシール組立体の斜視図、図１４Ｂは図１４Ａ中のＡ−Ａ断面図、図１４Ｃは図１４Ａ中のＢ−Ｂ断面図、図１４Ｄはシール作用を示す説明図、図１５は、本発明の第１実施形態に係り、図１５Ａは立面図、図１５Ｂは平面図、図１５Ｃは一部側面図、図１５Ｄは一部平面図、図１５Ｅは一部立面図、図１５Ｆはシール作用を示す説明図、図１６は、本発明の第７実施形態に係り、図１６Ａは第１変形例を示す立面図、図１６Ｂは第２変形例を示す立面図である。
（発明の要旨）

本発明の要旨を示す図２及び図３において、２１及び２２は、隣接する尾筒の燃焼ガス出口部において、後流側のタービン入口ノズルとの接続部に設けられたフランジであり、それらフランジ２１及び２２間の互いに対向する面ｔ１及びｔ２に溝２４及び２５が設けられ、これらの凹溝の内部に溝２４及び２５に跨るように本発明のシール組立体３０が挿入される。シール組立体３０は、金属性の長尺状シール板３１と金属製の板ばね３２とがロウ付け等により接合されて構成されている。

シール板３１の両サイドには長手方向に突起３１ａ及び３１ｂが連続的に設けられ、一方板ばね３２には長手方向に長孔３２ａが穿設されている。

シール組立体３０は、凹溝２４及び２５の内部で、板ばね３２が圧縮空気ａ側内面２４ｂ及び２５ｂ側に位置し、そのばね力によりシール板３１の突起３１ａを凹溝２４の燃焼ガス側内面２４ａに押し付けるとともに、突起３１ｂを溝２５の燃焼ガス側内面２５ａに押し付けることによって、対向面ｔ１とｔ２との隙間ｓをシールしている。シール組立体３０は、図１５に示すように、隣接された尾筒０７の出口端フランジ０１９の対向面ｔ１、ｔ２に設けられた凹溝２４、２５間の全長に亘って挿入される。

かかる構成によれば、フランジ２１及び２２に互いに反対方向の振動ｖ１及びｖ２が生じた場合、あるいは図１９に示すように熱変形による矢印ｂ方向の相対変位Δδが生じても、突起３１ａ及び３１ｂが板ばね３２のばね力によりシール面２４ａ及び２５ａに押圧され、図１に示すように、突起３１ａ及び３１ｂがシール面２４ａ及び２５ａから離れることがないので、良好なシール効果を保持することができる。しかも前記要旨によれば、簡素な構成を有するシール組立体３０で十分なシール効果を得ることができる。
（実施形態２）

図４は本発明の第２実施形態を示し、第２実施形態は本発明のシール組立体に組み込まれる板ばねの変形例を示す。図４において、本第２実施形態の板ばね４０は、平板状の座板４１と、座板４１に対して一端４２ａが浮き上がった自由他をなし他端４２ｂが座板４１にリベット接合又は溶接等によって接合されている複数のバネ板４２とから構成されて
いる。なおバネ板４２の浮き上がった自由端をなす一端４２ａはＲ形状に形成されていて
、フランジ溝２４、２５に挿入されるときひっかかりが起こらないようになっている。

第２実施形態によれば、複数のバネ板４２を用いるため、組み立てが容易であり、また
バネ変位量の増加が容易になり、大きな変形に追従できるようにすることができる。
（実施形態３）

図５は、本発明の第３実施形態を示し、第３実施形態は本発明のシール組立体に組み込まれる板ばねのさらなる変形例を示す。図５において、本第３実施形態の板ばね５０は、平板状の座板５１と、座板５１に対して両端部５２ａ及び５２ｂが浮き上がった自由端をなし中央部５２ｃが座板５１に接合されている複数のバネ板５２とから構成されている。なお前記第２実施形態と同様にバネ板５２の浮き上がった自由端をなす両端部５２ａ及び５２ｂはＲ形状に形成されていている。

かかる第３実施形態によれば、前記第２実施形態の長所に加えて、シール対象となるフランジ溝に挿入されたとき、バネ板５２の両端部に対称に同時に力が加わり、そのため中央部５２ｃにどちらか一方に偏った力が作用することがないので、接合部５２ｃがたやすく剥がれないという利点がある。
（実施形態４）

次に本発明の第４実施形態を図６及び図７に基づいて説明する。図６及び図７において、本第４実施形態のシール組立体６０は、シール板６１と板ばね６２とが一体となった構成を有する。シール板６１は板状をなし、両側端部が屈曲されて連続的な突起６１ａ及び６１ｂを形成している。

また板バネ６２は、一枚の長尺板からなる基部６３の両側に八の字状に広がった脚部６４ａ及び６４ｂの先端に接続された足部６５ａ及び６５ｂが基部６３の長手方向に間隔を置いて接続されてなる。基部６３は板シール６１の中央に接合されて板シール６１と一体となっている。

かかる構成を有するシール組立体６０をフランジ２１及び２２に形成された凹溝２４及び２５に挿入される。このとき板ばね６２のばね力により板シール６１の突起６１ａが凹溝２４の燃焼ガス通路側内面２４ａに押し付けられ、また突起６１ｂが凹溝２５の燃焼ガス通路側内面２５ａに押し付けられてフランジ２１及び２２の対向面ｔ１及びｔ２間の隙間ｓをシールする。

なお凹溝２４及び２５の燃焼ガス側内面２４ａ及び２５ａと圧縮空気通路側内面２４ｂ及び２４ｂには耐摩耗性被膜６６がコーティングされている。この耐摩耗性被膜６６の材質は、例えばＣｒ２Ｃ３、ＷＣ、ＭｏＳ２等の硬質被膜からなる。板ばね６２の足部６５ａ及び６５ｂは、平面形状をなし、該内面２４ｂ及び２５ｂに当接するようになっている。

かかる構成の第４実施形態によれば、シール組立体６０が一体となっているので、溝２４及び２５に挿入しやすく、かつ板ばね６２のピッチが狭いので、板ばね６２のばね力が板シール６１側に均等に付加され、突起６１ａ及び６１ｂのシール面に均等に付加される。また基部６３の板シール６１側への接合面積を少なくでき、例えば基部６３の一端のみの接合でもよく、あるいは板シール６１と板ばね６２とを必ずしも接合しなくてもシール効果を得ることができる。
（実施形態５）

次に本発明の第５実施形態を図８〜１０に基づいて説明する。図８〜１０において、本第５実施形態のシール組立体７０は、薄肉の短冊体７４が多数積み重ねられて構成されたシール板７１と、板ばね７３とで構成されている。短冊体７４には芯材７２を挿通するための長孔７４ａが穿設され、長孔７４ａに芯材７２が挿通されている。また板ばね７３は、図３に図示される前記本発明の要旨のように、並置されたシール板７１側に対して凹凸を有する波状に形成されている。また短冊体７４には両端に突起７５ａ及び７５ｂが設けられ、シール板７１が隣接する尾筒のフランジ２１及び２２の対向する面ｔ１、ｔ２に跨って設けられた溝２４及び２５に挿入されたとき、突起７５ａ及び７５ｂが板ばね７３のバネ力により燃焼ガス通路ｇ側内面２４ａ及び２５ａに押圧され、内面２４ａ及び２５ａとの
間でシール面を形成する。

第５実施形態によれば、シール板７１が多数の短冊体７４で構成されているために、対
向面を形成するフランジの熱変形による相対変位、あるいは振動によるシール部材の長手
方向の前記フランジの変形やうねりに対してもシール部材が容易に追従することができる
柔軟性をもつことができる。
（実施形態６）

次に本発明の第６実施形態を図１１〜１３により説明する。図１１及び１３において、シール組立体８０は、丸棒を屈曲させて形成した短冊体８４を積み重ねて構成したシール板８１、及びシール板８１の内部空間に挿入された芯材８２と、シール板８１に接合された板ばね８３とから構成されている。板ばね８３は、前記第５実施形態と同様にシール板８１の方向に凹凸を呈する波状に形成されている。８３ａは板ばね８２に設けられた長孔である。

第６実施形態によれば、シール板８１の長手方向に沿うフランジ２１、２２のうねりに対してもシール板８１が容易に追従することができる柔軟性をもつことができるとともに、シール板８１自体にバネ効果を付与でき、かつシール板８１を軽量化することができる。また軽量化によってシール板８１の振動による慣性力を低減でき、シール面からのシール部材の浮き上がりを防止することができる。

なお本実施形態において、突起８１ａ、８１ｂの燃焼ガス通路側内面２４ａ、２５ａに接する部分あるいは前記内面２４ａ、２５ａに前述の耐磨耗性被膜をコーティングすれば、突起８１ａ、８１ｂ及びシール面２４ａ、２５ａの磨耗が低減され、シール性能を長期に保持することができる。
（参考例）

次に本発明の参考例を図１４により説明する。図１４において、長尺状のシール板９１には一方の面の両側にＲ形状の凸部９２ａ及び９２ｂが形成された薄板状をなし、図１４Ｄに示すように凹溝２４及び２５に跨って挿入される。該シール板９１は薄板のため柔軟性が得られ、対向する尾筒フランジ２１及び２２の変形、変位に追随させることが可能となる。また薄板にすることにより軽量化でき、シール板９１の振動に伴うシール板９１の浮き上がりを抑制できる。シール板９１の一端には本参考例のシール組立体９０をフランジ２１及び２２の対向面に設けられた凹溝２４及び２５に挿入又は抜き出し可能とする取っ手９３が設けられている。

シール板９１には、シール板９１の長手方向に複数の扁平な山形をなしたバネ板９５がその中央部９５ａでシール板９１にスポット溶接ｗ１されている。またシール板９１から浮き上がりシール板９１と平行になるように曲げられた両端部９５ｂには支持板９６がスポット溶接ｗ２されている。支持板９６には、シール板９１と同様に両側にＲ形状の凸部９７ａ及び９７ｂが形成された薄板状をなす。

シール板９１及び支持板９６は、耐熱性があるＣｏ基合金又はＮｉ基合金で構成されているが、特に高温下での耐磨耗性を有するＣｏ基合金が好ましい。シール板９１及び支持板９６の外表面には、ＣｒＣ、ＷＣ、ＭｏＳ２等の耐摩耗性硬質被膜９７がコーティングされている。

またバネ板９５の傾斜部９５ｃには長孔９８が設けられ、隣接されたバネ板９５には幅の細い傾斜部９５ｄを有するバネ板が使用され、該幅細の傾斜部９５ｄが該長孔９８に挿入されている。

かかる構成において、図１４Ｄに示すように、対向する尾筒フランジ面２１及び２２が熱変形などによりΔδ分のズレを生じた場合、シール板９１の燃焼ガス通路ｇ側に面する面の両側端に設けられた凸部９２ａ及び９２ｂがかかるズレに追従して溝２４及び２５の燃焼ガス通路ｇ側の面２４ａ及び２５ａに接触を保持し、シール性能を保持することができる。ズレΔδに対応してシール板９１が傾斜しても、凸部９２ａ及び９２ｂは断面がＲ形状をしているため、シール板９１の任意の傾斜角に対応して追従でき、フランジ面２４ａ及び２５ａに対して一定の押圧力を保持できる。

またバネ板９５の両端部９５ｂに支持板９６を固着しているため、フランジ２１及び２２の熱変位によるズレによってバネ板９５が傾斜しても、支持板９６の両側端に設けられ
た凸部９７ａ及び９７ｂが断面がＲ形状をしているため、該傾斜に追随して、シール板９
１にばね力を付与するバネ板９５に対して偏荷重を与えることがないので、シール板９１
に対して常に一定のばね力が働き、シール性能を確保できる。また支持板９６があるため
、バネ板９５が凹溝２４又は２５のコーナｃに片当りして凹みを生じたり、あるいは偏磨
耗して塑性変形を生じるおそれがない。

また本参考例では、バネ板９５の傾斜部９５ｃに長孔９８を設けて長孔９８に隣接した板ばね９５の幅細の傾斜部９５ｄを挿入するようにしているので、各バネ板９５の取り付け間隔を狭めることができ、そのためシール板９１に対するバネ板９５の押圧点（中央部９５ａ）を増やすことができ、シール板９１に対するバネ力による面圧を高くしてシール性能をさらに高めることができる。

また本参考例ではシール板９１とバネ板９５とを一体とすることにより、メンテナンス時の挿入又は抜き出しが容易である。

前記押圧点以外のシール面は微小な隙間があるため、微小な漏れは避けられないが、本参考例では、シール板９１の凸部９２ａ、９２ｂ及び支持板９６の凸部９７ａ、９７ｂの耐磨耗性硬質被膜９７の表面にＣｕ−Ａｌ，Ｃｕ−Ａｌ−Ｆｅなどの軟質被膜又は無電解Ｎｉメッキによる軟質被膜９９を形成している。これによって運転初期に押圧力の強い前記押圧点の部分に被覆した該軟質被膜９９を磨耗させてなじませておくことにより、接触面に対して均一な面圧を付与できるようにするとともに、シール部分に均一で気密性の高いシール面を形成することができる。
（実施形態１）

次に本発明の第１実施形態を図１５により説明する。図１５において、本実施形態のシール組立体１００を構成するシール板１０１とバネ板１０６とは別体に構成され、このうちシール板１０１は、溝２４及び２５の燃焼ガス通路ｇ側の面２４ａ及び２５ａに対面する面の両側端部に前記参考例と同様に断面がＲ形状をなす凸部１０２ａ及び１０２ｂを有する長尺状の薄板からなる。シール板１０１において後述するバネ板１０６のシール板１０１に平行な両端部１０６ｂが当接する部分には支持板１０４が溶接又はロウ付け等により固着されている。支持板１０４の外表面の両側端部にはシール板１０１と同一の断面がＲ形状をなす凸部１０５ａ及び１０５ｂが設けられている。

またシール板１０１及び支持板１０４の外表面には前記参考例と同一の耐磨耗性被膜１０８が被覆され、なおかつ支持板１０１の該耐摩耗性被膜１０８の表面には前記参考例と同様の軟質被膜１０９が被覆されている。またシール板１０１及び支持板１０４は参考例と同様にＣｏ基合金又はＮｉ基合金で構成されている。

バネ板１０６は、シール板１０１に平行な中央部１０６ａ及び両端部１０６ｂと傾斜部１０６ｃとからなる薄板状をなし、図１５Ｄ及び図１５Ｅに示すように中央部１０６ａが溶接用取り付け板１０７にスポット溶接ｗ３され、該溶接用取り付け板１０７が図１５Ｆに示すように、尾筒フランジ対向面に設けられた凹溝２４及び２５の圧縮空気側内面２４ｂ及び２５ｂに溶接されることにより、凹溝２４及び２５にそれぞれ１列ずつ合計２列に溶接されている。

かかる構成により、作業員が取っ手１０３を把持してシール板１０１を凹溝２４及び２５内に挿入すると、バネ板１０６の両端部１０６ｂに支持板１０４が当接し、支持板１０４がバネ板１０６のばね力で押圧されて支持板１０１の凸部１０２ａ及び１０２ｂが凹溝２４及び２５の燃焼ガス通路側内面２４ａ及び２５ａに押圧されることによりシール面が形成される。

図１４Ｆに示すように、尾筒フランジ対向面に熱変形によりズレΔδが生じても、凸部１０２ａ及び０２ｂが該ズレによる傾斜に対応して燃焼ガス通路側内面２４ａ及び２５ａから離れることなくシール性能を保持でき、またシール板１０４の凸部１０５ａ及び１０５ｂが該ズレによる傾きに容易に追随してバネ板１０６から偏荷重を受けることなく、バネ板１０６のばね力を均一にシール板１０１に伝達することができる。

本実施形態では、支持板１０１とバネ板１０６とに分割することにより、シール組立体１００を簡素な構造にすることができる。凹溝２４及び２５の圧縮空気ａ側内面２４ｂ及び２５ｂにバネ板１０６の中央部を溶接し、バネ板１０６の両端部１０６ｂでシール板１０１を押圧するようにしたため、押圧点を増やすことができ、これによって凹溝内面２４ａ及び２５ａと凸部１０２ａ及び１０２ｂとで形成するシール面に対する面圧を高め、シール性能を向上でき、振動等によるシール組立体１００の浮き上がりをより確実に防止することができる。

その他耐摩耗性硬質被膜１０８及び軟質被膜１０９を形成したことにより、前記参考例と同様の作用効果を得ることができる。
（実施形態７）

次に本発明の第７実施形態として、図４に示す第２実施形態の変形例及び図５に示す第３実施形態の変形例を図１６Ａ及び図１６Ｂにより説明する。図１６Ａは、図４に示す第２実施形態の変形例であり、シール組立体に組み込まれる板ばねの変形例を示す。図１６Ａにおいて、板ばね１１０は、平板状の座板１１１と、一端が座板１１１に対して浮き上がった自由端をなし座板１１１に平行な平行部１１２ａを形成し、他端が座板１１１にリベット接合又は溶接等によって接合されている平行部１１２ｂを有する複数のバネ板１１２とから構成されている。

平行部１１２ａには前記第１実施形態で用いられる支持板１０４と同一構成の支持板１１３が溶接又はロウ付け等の方法で固着されている。かかる構成によって、この前記第２実施形態の変形例では、前述した第２実施形態の作用効果に加えて、尾筒フランジ対向面に熱変形によりズレΔδが生じても、支持板１１３の両側端部に形成されたＲ形状断面を有する凸部が該ズレによる凹溝２４及び２５内での座板１１１の傾斜に容易に追随し、図示しないシール板にばね力を付与するバネ板１１２に対して偏荷重を与えることがないので、該シール板に対して常に一定のばね力が働き、シール性能を確保できる。また支持板１１３があるため、バネ板１１２が凹溝２４又は２５のコーナｃに片当りして凹みを生じたり、あるいは偏磨耗して塑性変形を生じるおそれがない。

図１６Ｂは、図５に示す第３実施形態の変形例である。図１６Ｂにおいて、シール組立体に組み込まれる板ばね１２０は、平板状の座板１２１と、座板１２１に対して両端部１２２ａが浮き上がった絨毯をなし中央部１２２ｂが座板１２１に接合されている複数のバネ板１２２とから構成されている。両端部１２２ａは座板１２１に平行な平行部を形成し、該平行部に前記第１実施形態で用いられる支持板１０４と同一構成の支持板１２３が溶接又はロウ付け等の方法で固着されている。

かかる構成によって、前述の第３実施形態の作用効果に加えて、尾筒フランジ対向面に熱変形によりズレΔδが生じても、支持板１２３に形成されたＲ形状断面を有する凸部が該ズレによる座板１２１の傾斜に容易に追随し、図示しないシール板にばね力を付与するバネ板１２２に対して偏荷重を与えることがないので、該シール板に対して常に一定のばね力が働き、シール性能を確保できる。また支持板１２３があるため、バネ板１２２が凹溝２４又は２５のコーナｃに片当りして凹みを生じたり、あるいは偏磨耗して塑性変形を生じるおそれがない。

本発明によれば、ガスタービンの周方向に配置された複数の燃焼器の尾筒出口端とガスタービン入口ノズルとの接続部における尾筒間のシール構造であって、尾筒出口端の隣接したフランジの互いに対向する面間を尾筒に加わる振動や熱変位を受けても長期に亘って良好なシール性能を保持できる簡素なシール構造を実現することができる。

０１ ガスタービン
０３ 燃焼器
０７ 尾筒
２１、２２ フランジ
ｔ１、ｔ２ フランジの対向面
２４、２５ 凹溝
２４ｂ、２５ｂ 前記凹溝２４、２５の圧縮空気通路側両内面
２４ａ、２５ａ 前記凹溝内の燃焼ガス通路側面
３０（１００） シール組立体
３１（１０１）シール部材
３２（１０６）板ばね
３１ａ、３１ｂ 一対の連続した突起部
１０７ 溶接用取り付け板
１０２ａ、１０２ｂ Ｒ形状の凸部
１０４ 支持板

Claims (9)

1. ガスタービンの周方向に配置された複数の燃焼器の尾筒出口端とガスタービン入口ノズルとの接続部における尾筒間のシール構造において、
   尾筒出口端の隣接した尾筒フランジ同士の対向面に夫々凹溝を設け、
   該凹溝に長尺板状のシール部材と該シール部材に並置される板ばねとからなるシール組
   立体を挿入し、
   前記シール部材が一方の面の両側端部に連続した突起部を有し、
   該突起部が前記凹溝内で燃焼ガス通路側に向けて前記尾筒フランジ対向面に跨って配置され、
   前記板ばねが、該凹溝内で該シール部材に対して圧縮空気通路側に配置され、該板ばねのばね力により該突起部を該凹溝の燃焼ガス通路側内面に押し付けるように構成されているともに、
   前記シール部材と板ばねとが別体に構成され、該板ばねが両端部が浮き上がった自由端をなし中央部で溶接用取り付け板を介して該シール部材に対面する前記凹溝の圧縮空気通路側両内面に取り付けられ、該板ばねの両端部に対向する位置の該シール部材に前記凹溝内で前記尾筒フランジ対向面に跨って配置され断面がＲ形状の凸部を両側端部に有する支持板を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器のシール構造。
2. 前記シール部材が、芯材挿通孔を有し複数重ねて配置された短冊体と、該重合配置された短冊体によって該短冊体の重合方向に形成された芯材挿通孔に挿通された芯材とからなることを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器のシール構造。
3. 前記短冊体が棒状部材を曲折して輪郭を形成することにより内側に芯材挿通孔が形成されてなることを特徴とする請求項２記載のガスタービン燃焼器のシール構造。
4. 前記突起部又は該突起部が接触する前記凹溝の燃焼ガス通路側内面に耐摩耗性被膜をコーティングしたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器のシール構造。
5. 前記板ばねが並置された前記シール部材に向かって凹凸をなすように波状に構成されたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器のシール構造。
6. 前記板ばねが、平板状の座板と、該座板に対して一端が浮き上がった自由端をなし他の一端で接合される複数のばね部材とで構成されたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器のシール構造。
7. 前記板ばねが、平板状の座板と、該座板に対して両端が浮き上がった自由端をなし中央部で該座板に接合される複数のばね部材とで構成されたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器のシール構造。
8. 前記板ばねが、基部と該基部に対し両側に八の字状に配置された一対の脚部とからなる複数のばね部材で構成され、前記脚部が前記フランジ対向面に跨って前記凹溝の圧縮空気通路側内面に接触するように配置されてなることを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器のシール構造。
9. 前記ばね部材の浮き上がった一端又は両端に、前記尾筒フランジ対向面に跨って配置され断面がＲ形状の凸部を両側端部に有する支持板を設けたことを特徴とする請求項６又は７のいずれかに記載のガスタービン燃焼器のシール構造。

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