JP6512573B2 - シール部材 - Google Patents

シール部材 Download PDF

Info

Publication number
JP6512573B2
JP6512573B2 JP2014196772A JP2014196772A JP6512573B2 JP 6512573 B2 JP6512573 B2 JP 6512573B2 JP 2014196772 A JP2014196772 A JP 2014196772A JP 2014196772 A JP2014196772 A JP 2014196772A JP 6512573 B2 JP6512573 B2 JP 6512573B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axial direction
seal member
combustion gas
end surface
opening
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.)
Active
Application number
JP2014196772A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016070082A5 (ja
JP2016070082A (ja
Inventor
健太 谷口
健太 谷口
佐藤 賢治
賢治 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
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
Priority to JP2014196772A priority Critical patent/JP6512573B2/ja
Application filed by Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd filed Critical Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Priority to CN201580050889.7A priority patent/CN107076028B/zh
Priority to US15/512,760 priority patent/US10724392B2/en
Priority to DE112015004378.0T priority patent/DE112015004378B4/de
Priority to KR1020177007680A priority patent/KR101939508B1/ko
Priority to PCT/JP2015/075439 priority patent/WO2016047432A1/ja
Publication of JP2016070082A publication Critical patent/JP2016070082A/ja
Publication of JP2016070082A5 publication Critical patent/JP2016070082A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6512573B2 publication Critical patent/JP6512573B2/ja
Active 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
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/005Sealing means between non relatively rotating elements
    • F01D11/006Sealing the gap between rotor blades or blades and rotor
    • F01D11/008Sealing the gap between rotor blades or blades and rotor by spacer elements between the blades, e.g. independent interblade platforms
    • 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
    • F01D11/005Sealing means between non relatively rotating elements
    • 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
    • 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
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12Cooling
    • 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
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/023Transition ducts between combustor cans and first stage of the turbine in gas-turbine engines; their cooling or sealings
    • 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
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/16Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • 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
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/162Special parts or details relating to lubrication or cooling of the sealing itself
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/44Free-space packings
    • F16J15/447Labyrinth packings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/44Free-space packings
    • F16J15/447Labyrinth packings
    • F16J15/4476Labyrinth packings with radial path

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Description

本発明は、シール部材に関する。
ガスタービンでは、圧縮機で加圧された空気を燃焼器で燃料と混合して高温の流体である燃焼ガスを発生させ、静翼及び動翼が交互に配設されたタービンの燃焼ガス流路内に導入する。ガスタービンでは、燃焼ガス流路内を流通する燃焼ガスによって動翼及びロータを回転させることにより、燃焼ガスのエネルギーを回転エネルギーに変換して、発電機から電力を取り出している。
燃焼器の尾筒とタービンの第一段静翼のシュラウドとの間には、熱伸びによる接触を防ぐために隙間が設けられている。この隙間から、タービンケーシング内の冷却空気が、燃焼ガス流路側に漏れだすことを防止するため、シール部材が設けられている。
このようなシール部材として、例えば、特許文献1に尾筒シールが開示されている。この尾筒シールは、尾筒のフランジ部と静翼シュラウドとの間に配置されている。各フランジ部は、それぞれ燃焼ガス流路から離間する方向に延びている。
特開2006−105076号公報
しかしながら、尾筒シールは、高温の燃焼ガスに曝されるため、冷却空気で冷却する必要がある。一方、尾筒シールは、尾筒シールに設けられた冷却空気流路が、隣接する静翼との熱伸び差により、尾筒シールと静翼とが接触して、冷却流路が閉塞する場合がある。
本発明は、このような場合でも、冷却流路が閉塞されずに、安定して冷却可能なシール部材を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一の態様におけるシール部材は、ロータ軸の周りに配置される燃焼器と軸方向下流側に配置されて燃焼ガスの流れる燃焼ガス流路の一部を画定する静翼との間に設けられ、前記燃焼器と前記静翼との間をシールするシール部材であって、前記静翼の前記軸方向上流側を向く側端面に対向して前記軸方向下流側を向く端面と、前記ロータ軸を基準として周方向に並んで前記端面に複数設けられた開口から前記側端面に向かって冷却空気を排出する冷却流路と、前記開口が形成された端面よりも前記軸方向下流側に突出する隙間形成部と、が形成され、前記開口に隣接する領域には、前記ロータ軸を基準として径方向に窪むスリットが形成されている
このような構成によれば、端面から突出する隙間形成部が設けられていることで、端面と側端面とが近づいても、開口が閉塞されることを防止できる。具体的には、隙間形成部が、開口が形成された端面より軸方向下流側に突出している。そのため、端面と側端面との間隔が狭くなっても、開口が閉塞されてしまう前に隙間形成部が、側端面に接触する。これにより、開口の下流側の空間を安定して確保でき、端面と側端面との間隔が狭くなっても必要な冷却空気を安定して開口から排出し続けることができる。したがって、開口が閉塞されることを防止し、冷却流路に対して冷却空気を安定して流通させることができる。
また、スリットによってシール部材の曲げ剛性を下げることができる。その結果、シール部材自体が撓みやすくなり、周方向の熱応力の分布によってシール部材の内部に生じる歪みを吸収することができる。これにより、シール部材の歪みを抑えることができ、冷却することによって生じる温度差の影響を低減することができる。
また、上記シール部材では、前記燃焼ガス流路よりも外側に配置されていてもよい。
このような構成によれば、燃焼ガス流路を流通する高温の燃焼ガスにシール部材自体が直接的に接触することを抑えることができる。そのため、燃焼ガスの一部に曝されるだけとなり、シール部材自体が非常に高温となってしまうことを抑えることができる。したがって、シール部材を冷却するために冷却流路を流通させる冷却空気の流量を抑えることができる。
また、上記シール部材では、前記冷却流路は、前記静翼の前記軸方向上流側を向く前縁部に対して、前記軸方向上流側の対向する位置を含んで、前記周方向の一定の領域に形成されていてもよい。
このような構成によれば、燃焼ガス流路に流入した燃焼ガスが静翼に衝突することで、前縁部近傍の燃焼ガスの巻込みによりシール部材が加熱された場合でも、静翼の前縁部に対向する冷却流路によって、軸方向で静翼の前縁部に対応する位置を含んで一定の領域を効果的に冷却することができる。その結果、シール部材を冷却するために冷却流路を流通する冷却空気の流量をより抑えることができる。
また、上記シール部材では、前記隙間形成部は、前記開口に対して前記周方向に隣接して配置されていてもよい。
このような構成によれば、開口に近い位置で隙間形成部を端面に接触させることができる。そのため、隙間形成部によって高い精度で開口の下流側の空間を確保することができる。したがって、開口が閉塞されることを高い精度で防止し、冷却流路に対して冷却空気をより安定して流通させることができる。
また、上記シール部材では、前記スリットは、前記開口に隣接する領域に形成されていてもよい。
また、上記シール部材では、前記軸方向上流側で前記燃焼器に接続する第一係合部と、前記軸方向下流側で前記静翼の前記側端面から前記軸方向上流側に延びる環状の突出部に接続する第二係合部とを備え、前記第二係合部は、前記突出部との間に形成される環状のシール面を有し、前記スリットは、前記燃焼ガス流路側から径方向に窪み、前記スリットの前記燃焼ガス流路に対して外側に形成された端部は、前記シール面が形成された位置より前記燃焼ガス流路側に近い位置に配置されていてもよい。
このような構成によれば、スリットの燃焼ガス流路に対して外側に形成された端部の位置が、シール面より燃焼ガス流路側に近い位置とされている。そのため、シール面と突出部との間がシールされた状態を維持したまま、スリットを形成できる。したがって、シール性を確保したままスリットを形成でき、シール部材の歪みを抑えることができる。
この発明に係るシール部材によれば、開口が閉塞されることなく冷却空気を流通させることができ、シール部材を安定して継続的に冷却することができる。
本発明の第一実施形態におけるガスタービンの要部切欠側面である。 本発明の第一実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。 本発明の第一実施形態におけるシール部材を説明する要部拡大図である。 本発明の第一実施形態における軸方向下流側から見たシール部材を説明する要部拡大図である。 本発明の第一実施形態における開口の位置を説明する概略図である。 図4におけるVI−VI断面を説明する断面図である。 図4におけるVII−VII断面を説明する断面図である。 本発明の第一実施形態におけるシール部材の変形例である。 図8におけるVIII−VIII断面を説明する断面図である。 本発明の第二実施形態におけるシール部材廻りの要部拡大図である。 図10における燃焼ガス流路側から径方向に見たシール部材の平面図である。 本発明の第二実施形態におけるシール部材の変形例である。 図12におけるX−X断面を説明する断面図である。
(第一実施形態)
以下、本発明に係る第一実施形態について図1から図9を参照して説明する。
ガスタービン1は、図1に示すように、外気を圧縮して圧縮空気Aを生成する圧縮機10と、燃料を圧縮空気Aに混合して燃焼させて燃焼ガスGを生成する複数の燃焼器20と、燃焼ガスGにより駆動するタービン30と、燃焼器20とタービン30との間に配置されるシール部材7とを備えている。
タービン30は、ケーシング31と、このケーシング31内でロータ軸Arを中心として回転するタービンロータ33とを備えている。このタービンロータ33は、例えば、このタービンロータ33の回転で発電する発電機(不図示)と接続されている。
圧縮機10は、タービン30に対して、ロータ軸Arの一方側に配置されている。タービン30のケーシング31は、ロータ軸Arを中心として円筒状をなしている。圧縮機10では、圧縮空気Aの一部を冷却空気としてタービン30や燃焼器20に供給している。圧縮機10で加圧された圧縮空気Aは、一旦ケーシング31内の空間に溜められる。複数の燃焼器20は、ロータ軸Arに対する周方向Dcに互いの間隔をあけて、このケーシング31に取り付けられている。
ここで、ロータ軸Arが延びている方向を軸方向Daとする。さらに、軸方向Daであって、燃焼器20に対してタービン30が配置されている側を下流側、その反対側を上流側とする。
また、ロータ軸Arを基準とした周方向Dcを単に周方向Dc、このロータ軸Arを基準とした径方向Drを単に径方向Drとする。
また、径方向Drであって軸線Acから遠ざかる側を径方向Dr外側、その反対側を径方向Dr内側とする。
なお、本実施形態における燃焼器20の軸線Acとは、燃焼器20の尾筒21の延在する方向と交差する各断面において、重心位置を通る線である。
タービンロータ33は、ロータ軸Arを中心として、軸方向Daに延びているロータ本体34と、軸方向Daに並んでロータ本体34に取り付けられている複数の動翼列35と、を有している。
図2に示すように、各動翼列35は、いずれも、ロータ軸Arに対して周方向Dcに並んでロータ軸Arに取り付けられている複数の動翼36を有している。動翼36は、径方向Drに延びる動翼本体37と、この動翼本体37の径方向Dr内側に設けられているプラットフォーム38と、このプラットフォーム38の径方向Dr内側に設けられている翼根39とを有している。動翼36は、この翼根39がロータ本体34に埋め込まれることで、ロータ本体34に固定されている。
複数の動翼列35の各上流側には、静翼列40が配置されている。各静翼列40は、いずれも、複数の静翼41が周方向Dcに並んで構成されている。各静翼41は、いずれも、径方向Dr外側に延びる静翼本体42と、静翼本体42の径方向Dr外側に設けられている外側シュラウド43と、静翼本体42の径方向Dr内側に設けられている内側シュラウド45と、を有している。
また、静翼列40の中でも、最も軸方向Da上流側に配置されている第一静翼列40aを構成する第一静翼41aは、後述する燃焼器20の尾筒21に対してシール部材7を介して接続されている。
図2に示すように、動翼列35及び静翼列40の径方向Dr外側であって、ケーシング31の径方向Dr内側には、ロータ軸Arを中心として円筒状の翼環50が配置されている。この翼環50は、ケーシング31に固定されている。静翼41の外側シュラウド43と翼環50とは、遮熱環52により連結されている。
軸方向Daで隣接する静翼列40の外側シュラウド43同士の間には、ロータ軸Arを中心として周方向Dcに並んだ複数の分割環60が配置されている。周方向Dcに並んだ複数の分割環60は環状をなし、その径方向Dr内側には、動翼列35が配置されている。周方向Dcに並んだ複数の分割環60は、いずれも、遮熱環52により翼環50に連結されている。
タービン30のケーシング31内には燃焼ガスGが流れる燃焼ガス流路Pgが形成されている。燃焼ガス流路Pgは、静翼列40を構成する複数の静翼41の内側シュラウド45及び外側シュラウド43と、その下流側の動翼列35を構成する複数の動翼36のプラットフォーム38及びこれに対向する分割環60とによって、ロータ本体34の周りに環状に画定されている。
燃焼器20は、高温高圧の燃焼ガスGをタービン30に送る尾筒21と、この尾筒21内に燃料及び圧縮空気Aを供給する燃料供給器22と、を備えている。
燃料供給器22は、内部で火炎が形成され、軸線Acを中心とする筒状をなす内筒22aを有している。
尾筒21は、内筒22aと接続され、内筒22aで生成された高温・高圧の燃焼ガスGをタービン30に供給する。尾筒21は、筒状をなしている。具体的には、尾筒21は、軸方向Da下流側の出口開口が、ほぼ四角形状をなしている。尾筒21は、図3に示すように、軸方向Da下流側で外周面から突出する出口フランジ210を有している。
図3に示すように、第一静翼41aの内側シュラウド45及び外側シュラウド43には、燃焼ガス流路Pgに面するガスパス面441を有するシュラウド本体44と、ガスパス面441と交差して、燃焼ガス流路Pgから径方向Dr内側又は径方向Dr外側に延在する側壁46とが形成されている。この側壁46には、軸方向Da上流側を向く側端面461から軸方向Da上流側に延びる突出部424が形成されている。
突出部424は、側端面461のガスパス面441から径方向Dr内側又は径方向Dr外側の離れた位置に形成されている。突出部424は、ロータ軸Arを中心とする円弧状に形成されている。
出口フランジ210は、この尾筒21の出口開口の周りを覆うように略四角環状をなしており、尾筒21の外周面から燃焼ガス流路Pgの外側に向かって突出している。出口フランジ210は、一対の周方向フランジ部210aと、一対の径方向フランジ部(不図示)とを有する。
一対の周方向フランジ部210aは、それぞれ尾筒21の外周面のうち周方向Dcに延びる外周面から燃焼ガス流路Pgより外側の離れる方向に突出し、出口開口を挟んで径方向Drに互いに対向している。
また、尾筒21では、図3に示すように、軸方向Da下流側の後端部211が出口フランジ210よりも軸方向Da下流側に向かって延伸している。この後端部211は、軸方向Da下流側を向く面が第一静翼41aの側端面461に対して軸方向Daに隙間を設けて対向するよう形成されている。
シール部材7は、燃焼器20と、燃焼器20の軸方向Da下流側に配置されて燃焼ガス流路Pgに面する第一静翼列40aとの間に配置されている尾筒シールである。シール部材7は、燃焼器20の尾筒21の出口フランジ210と、第一静翼列40aの第一静翼41aの内側シュラウド45及び外側シュラウド43との間をシールする。本実施形態では、シール部材7は、内側シール部材7aと外側シール部材7bとに区分けされる。内側シール部材7aおよび外側シール部材7bは、それぞれが略四角環状の出口フランジ210のうち径方向Dr内側又は径方向Dr外側の周方向フランジ部210aに沿って配置されている。内側シール部材7aは、径方向Dr内側の周方向フランジ部210aに係合すると共に第一静翼41aの内側シュラウド45に係合する。また、外側シール部材7bは、径方向Dr外側の周方向フランジ部210aに係合すると共に第一静翼41aの外側シュラウド43に係合する。
なお、径方向Dr内側の内側シール部材7aと径方向Dr外側の外側シール部材7bとは、尾筒21の軸線Acを基準にしてほぼ対称な形状をなしている。そのため、以下では、主として、径方向Dr内側の内側シュラウド45に係合するシール部材7(内側シール部材7a)を代表例として説明するが、外側シール部材7bにも同様に適用可能である。以下、ここでの説明における名称、符号は、「シール部材7」として説明する。
本実施形態におけるシール部材7は、燃焼ガスGの流通する燃焼ガス流路Pgの外側(径方向Dr内側)に配置されている。シール部材7は、図3に示すように、尾筒21と、第一静翼41aの内側シュラウド45との間の隙間に形成されるキャビティCに配置されている。ここで、本実施形態におけるキャビティCは、燃焼ガス流路Pgに面する尾筒21と第一静翼41aとの間の空間であり、尾筒21の内周面及び第一静翼41aのガスパス面441よりも径方向Dr内側に形成されている。キャビティCは、尾筒21の後端部211よりも径方向Dr内側であって、出口フランジ210と側端面461とで軸方向Daに挟まれた空間である。
シール部材7は、軸方向Da方向の下流側から見た場合、ロータ軸Arを中心に環状に形成されている。本実施形態のシール部材7は、軸線Acを含んで径方向Drに広がる横断面において、径方向Drに延びる本体部70と、本体部70の径方向Dr外側の端部から軸方向Da下流側に突出する第一凸部71と、第一凸部71と離れた位置で本体部70から軸方向Da下流側に突出する第二凸部72と、本体部70の径方向Dr内側の端部から軸方向Da上流側に突出する第三凸部73と、第三凸部73の軸方向Da上流側の端部から径方向Dr外側に向かって突出する第四凸部74とを有する。本実施形態のシール部材7は、開口80aから冷却空気を排出する冷却流路80と、燃焼ガス流路Pg側を向く面から径方向Dr内側に窪むスリット83とが形成されている(図4)。
本実施形態の本体部70は、軸線Acを含んで径方向Drに広がり、横断面が径方向Drに長い略長方形状をなしている。本体部70には、径方向に延伸する冷却流路80(802)が形成され、径方向内側端面にはケーシング31内の空間に開口する流入口80bが形成されている。
第一凸部71は、本体部70の径方向Dr外側の端部から軸方向Da下流側の側端面461に向かって突出している。本実施形態の第一凸部71は、軸線Acを含んで径方向Drに広がる、横断面が軸方向Daに長い略直方体形状をなし、ロータ軸Arを中心に環状に形成されている。第一凸部71は、尾筒21の後端部211の第一端面101と突出部424とによって軸方向Daに挟まれた空間に形成されている。第一凸部71には、側端面461と対向して軸方向Da下流側を向く端面71aが形成されている。第一凸部71には、軸方向Daに沿って冷却流路80(801)が形成され、周方向の一定の領域に所定の間隔を空けて複数配列されている。また、端面71aには、冷却流路80(軸方向流路801)に連通する円形状をなす開口80aが複数形成されている。一方、冷却流路80(軸方向流路801)は、軸方向Da上流側において、本体部70に形成された冷却流路80(径方向流路802)に連通している。第一凸部71の軸方向Da下流端には、端面71aより軸方向Da下流側に突出する隙間形成部71bが形成されている。
本実施形態の端面71aは、第一凸部71の本体部70とは反対側の端部である軸方向Da下流側の端部の面である。本実施形態の端面71aは、側端面461に対して軸方向Da上流側に隙間を空けて対向して形成されている。
第二凸部72は、第一凸部71に対して径方向Dr内側の離れた位置で、本体部70から軸方向Da下流側に向かって突出している。第二凸部72は軸線Acを含んで径方向Drに広がる、横断面が軸方向Daに長い略直方体形状をなし、ロータ軸Arを中心に環状に形成されている。第二凸部72は、第一凸部71との間に突出部424が軸方向Daに嵌り込む凹状の溝が形成されている。本実施形態の第二凸部72には、接触シール部材721が固定されている。
接触シール部材721は、金属板であり、第二凸部72の第一凸部71側を向く面に固定されている。接触シール部材721は、突出部424との間で環状に形成される第一シール面721aを有している。
第一シール面721aは、突出部424の径方向Dr内側を向く面と接触する。本実施形態の第一シール面721aは、接触シール部材721の径方向Dr外側である第一凸部71側を向く面である。
第三凸部73は、本体部70の径方向Dr内側の端部から第一凸部71と軸方向Da上流側の反対側に向かって突出している。本実施形態の第三凸部73は、軸線Acを含んで径方向Drに広がる横断面が、軸方向Daに長い略直方体形状をなしている。第三凸部73は、周方向フランジ部210aよりも径方向Dr内側の位置に形成されている。
第四凸部74は、第三凸部73の軸方向Da上流側の端部から尾筒21の外周面に向かって突出している。第四凸部74は、軸線Acを含んで径方向Drに広がる横断面が、径方向Drに長い略直方体形状をなしている。第四凸部74は、周方向フランジ部210aよりも軸方向Da上流側の位置で、第三凸部73から突出している。
なお、本体部70の軸方向Da上流側を向く面には、周方向フランジ部210aの軸方向Da下流側を向く面が接触する第二シール面70aが形成されている。即ち、周方向フランジ部210aの軸方向Da下流側を向く面は、ケーシング31内の圧縮空気Aの圧力と燃焼ガス流路Pg側の圧力との差圧を受けて、軸方向Da下流側の本体部70の軸方向Da上流側を向く面に押し付けられる。つまり、ガスタービン1の通常運転中は、本体部70の軸方向Da上流側を向く面には、周方向フランジ部210aの軸方向Da下流側を向く面と接触してシールされる第二シール面70aが常に形成されている。
本実施形態の開口80aは、図4に示すように、端面71aの所定の領域にわたって周方向Dcに互いの間隔をあけて複数形成されている。また、図5に示すように、開口80aは、静翼本体42の軸方向Da上流側を向く領域である前縁部421に対して、前縁部421の軸方向Da上流側の位置を含んで、端面71aの周方向Dcの一定の領域に形成されている。即ち、本実施形態の開口80aは、周方向Dcの位置が静翼本体42の前縁部421が形成されている位置に対応するように、前縁部421の軸方向Da上流側に形成されている。つまり、開口80aを備える冷却流路80は、静翼本体42の前縁部421が形成されている位置に対応する軸方向Da上流側の位置を中心として、軸方向Daに沿って周方向に複数配列されてはいるが、冷却流路80を配列する範囲は周方向の一定の範囲の部分的な領域に限られ、第一凸部71の周方向の全長に渡って配置されている必要はない。
隙間形成部71bは、開口80aが形成された端面71aに対して周方向Dcに隣接して配置され、端面71aから軸方向Da下流側の側端面461に向かって突出している。本実施形態の隙間形成部71bは、開口80aが形成されている端面71aの所定の領域を周方向Dcの外側から挟み込むように形成されている。
冷却流路80は、前述のように、タービン30のケーシング31内の空間から圧縮空気Aを冷却空気として取り込んで流路内を流通させ、開口80aから側端面461に向かって噴出させる。本実施形態の冷却流路80は、断面円形状をなしており、本体部70及び第一凸部71の内部を貫通して複数形成されている。具体的には、本実施形態の冷却流路80は、図6に示すように、開口80aから軸方向Da上流側に向かって形成される軸方向流路801と、軸方向流路801の軸方向Da上流側で連通して径方向Dr内側に向かって形成される径方向流路802とを有している。
図4に示すように、スリット83は、本体部70及び第一凸部71の燃焼ガス流路Pg側の面である径方向Dr外側を向く面から径方向Dr内側に向かって窪んでいる。スリット83は、開口80aに繋がる軸方向流路801に隣接する領域で、開口80aから周方向Dcに離れて複数形成されている。
本実施形態のスリット83は、開口80aが形成されている端面71aを軸方向Daに分割するように、細長い溝状に形成されている。本実施形態のスリット83は、燃焼ガス流路Pgに対して外側に形成された切り込みの端部であるスリット底部83aの位置が、第二凸部72の第一シール面721aが形成された位置及び本体部70の第二シール面70aが形成された径方向Drの最も内側の位置より燃焼ガス流路Pg側に近い位置に配置されている。
本実施形態のスリット83は、図7に示すように、スリット底部83aの位置が第一シール面721aの径方向Dr外側を向く面及び第二シール面70aの径方向Drの最も内側の位置よりも、径方向Dr外側の位置に形成されるように、本体部70及び第一凸部71の燃焼ガス流路Pg側の面から径方向Drの内側方向に向かって窪んでいる。
また、本実施形態のシール部材7は、軸方向Da上流側で燃焼器20の尾筒21と接続する第一係合部81と、軸方向Da下流側で第一静翼41aの内側シュラウド45に接続する第二係合部82とを備えている。
第一係合部81は、出口フランジ210とシール部材7との間からケーシング31内の圧縮空気Aが、燃焼ガス流路Pg側に漏れないようにシールしている。本実施形態の第一係合部81は、本体部70、第三凸部73、及び第四凸部74によって構成されている。
本実施形態の第一係合部81は、本体部70の軸方向Da上流側を向く面と、第三凸部73の径方向Dr外側を向く面と、第四凸部74の第二シール面70aによって形成される溝部に対して、周方向フランジ部210aが径方向Drから嵌まり込む構造である。その結果、周方向フランジ部210aの軸方向Da下流側を向く面と本体部70の軸方向Da上流側を向く面とが接触する面に、第二シール面70aが形成される。
第二係合部82は、突出部424とシール部材7とを係合して、突出部424とシール部材7との間から、ケーシング31内の圧縮空気Aが燃焼ガス流路Pg側に漏れないようにシールしている。本実施形態の第二係合部82は、本体部70、第一凸部71、及び第二凸部72によって構成されている。
具体的には、本実施形態の第二係合部82は、本体部70の軸方向Da下流側を向く面と、第一凸部71の径方向Dr内側を向く面と、第二凸部72の第一シール面721aによって形成される溝部である。本実施形態では、第二係合部82である溝部に突出部424が軸方向Da下流側から上流側に向かって嵌まり込み、第一シール面721aが、突出部424の径方向Dr内側を向く面と接触している。第一係合部81及び第二係合部82により、シール部材7は、尾筒21の出口フランジ210及び内側シュラウド45の突出部424に係合され、シール部材7と出口フランジ210との間のシール性が維持される。
次に、上記ガスタービン1の作用について説明する。
本実施形態のガスタービン1によれば、圧縮機10からの圧縮空気Aは、タービン30のケーシング31内の空間に入り、燃焼器20内に供給される。燃焼器20では、この圧縮空気Aと共に外部から供給される燃料を内筒22a内で燃焼して、燃焼ガスGが生成される。燃焼ガスGは、尾筒21を介してタービン30の燃焼ガス流路Pgに流入する。この燃焼ガスGは、燃焼ガス流路Pgを通る過程で、動翼本体37に接して、タービンロータ33をロータ軸Ar回りに回転させる。
燃焼ガス流路Pgを流れる燃焼ガスGの一部が、尾筒21から燃焼ガス流路Pgに流入する際に、燃焼ガスGが、静翼本体42の前縁部421に衝突することで、一部の燃焼ガスGが、尾筒21の後端部211と内側シュラウド45との間に形成された隙間から巻き込まれ、キャビティC内に流入する。そのため、シール部材7の本体部70及び第一凸部71の燃焼ガス流路Pg側を向く面であって、静翼本体42の前縁部421の軸方向Da上流側の位置に対向する第一凸部71の端面71aを含んだ周方向の一定の領域が、高温の燃焼ガスGに曝される。
ガスタービン1の通常運転時には、ケーシング31内の圧力が燃焼ガス流路Pgと連通しているキャビティC内の圧力よりも高くなっている。そのため、圧縮空気Aと燃焼ガスGとの差圧により、出口フランジ210が軸方向Da下流側のシール部材7に押し付けられて、シール部材7が第一係合部81を介して出口フランジ210と係合している。
また、シール部材7は、第二係合部82を介して突出部424と係合している。第二凸部72に設けられている接触シール部材721の第一シール面721aが、突出部424の径方向Dr内側を向く面に押し付けられる。これにより、第一シール面721aと突出部424の径方向Dr内側を向く面との間がシールされる。
この状態で、圧縮機10からケーシング31内に入ってきた圧縮空気Aの一部は、シール部材7の冷却流路80に流入することで、シール部材7自体を冷却する。
具体的には、ケーシング31内の圧縮空気Aが流入口80bから軸方向流路801に流入し、径方向流路802を流通して開口80aからキャビティC内に噴出される。これにより、燃焼ガスGに曝されている本体部70及び第一凸部71が冷却される。
上記のようなシール部材7によれば、端面71aから突出する隙間形成部71bが設けられていることで、端面71aと内側シュラウド45の側端面461とが近づいても、開口80aが閉塞されることを防止できる。具体的には、尾筒21、内側シュラウド45、及びシール部材7の熱伸びの違いにより、内側シュラウド45とシール部材7とが軸方向Daに近づいてしまい、シール部材7の端面71aと、内側シュラウド45の側端面461との間隔が狭くなってしまう。その結果、端面71aと側端面461とが接触することで、端面71aに設けられた開口80aが閉塞されてしまうおそれがある。
ところが、本実施形態では、隙間形成部71bが、開口80aが形成された端面71aより軸方向Da下流側に突出している。そのため、第一凸部71の端面71aと、内側シュラウド45の側端面461との間隔が狭くなっても、開口80aが閉塞されてしまう前に隙間形成部71bが、側端面461に接触する。これにより、開口80aの前方(軸方向Da下流側)の空間を安定して確保でき、端面71aと側端面461との間隔が狭くなっても必要な冷却空気を安定して開口80aから排出し続けることができる
即ち、隙間形成部71bが、開口80aの軸方向Daにおけるストッパーの役目を果たすため、開口80aが配置された端面71aと側端面461の間には、一定の隙間が確実に形成される。したがって、隙間形成部71bを設けることにより、開口80aが閉塞されることを防止し、軸方向流路801や径方向流路802に対して冷却空気として圧縮空気Aを安定して流通させることができる。これにより、シール部材7を安定して継続的に冷却することができる。
また、シール部材7が燃焼ガス流路Pgに対して径方向Dr外側に配置されていることで、燃焼ガス流路Pgを流通する高温の燃焼ガスGにシール部材7自体が直接接触することを回避できる。そのため、尾筒21の後端部211と内側シュラウド45の側端面461との間の隙間から流入する燃焼ガスGの一部に曝されるだけとなり、シール部材7自体が高温となってしまうことを抑えることができる。
また、端面71aに設けられる開口80aの周方向Dcの位置が、静翼本体42の前縁部421が形成されている位置に対応するように、前縁部421の軸方向Da上流側に形成されている。そのため、静翼本体42の前縁部421に衝突した燃焼ガスGの巻込みにより、高温になるシール部材7を効果的に冷却することができる。
具体的には、前縁部421に対して燃焼ガスGが衝突することで、前縁部421の軸方向Da上流側の近傍では、燃焼ガスGの巻込みにより、尾筒21の後端部211と内側シュラウド45の側端面461との間の隙間からキャビティCに対して燃焼ガスGが流入し易くなる。そのため、前縁部421の軸方向Da上流側近傍では、燃焼ガスGの巻込みにより、本体部70及び第一凸部71が、部分的に高温となってしまう。
したがって、第一凸部71の周方向Dcの全長に渡り冷却流路80を配置する必要はなく、前縁部421に対応する軸方向Da上流側の位置近傍に冷却流路80を部分的に設け、冷却流路80の軸方向Da下流側の末端に開口80aを設けている。そのため、本体部70及び第一凸部71の中で、高温となる部分に冷却空気を効率的に供給してシール部材7を冷却することができる。即ち、シール部材7を燃焼ガス流路Pgより外側に配置して、冷却流路80は周方向Dcにおいて部分的に配置すればよくなるため、シール部材7全体として冷却空気の流量をより抑えることができる。これにより、冷却空気として用いる圧縮空気Aの流量を低減することができ、ガスタービン1の性能低下をより抑えることができる。
また、開口80aが形成されている端面71aの所定の領域を周方向Dcの外側から挟み込むように隙間形成部71bが形成されていることで、隙間形成部71bに近接させて開口80aを配置できる。そのため、隙間形成部71bによって高い精度で開口80aの前方の空間を確保することができる。したがって、開口80aが閉塞されることを防止し、軸方向流路801や径方向流路802に対して冷却空気として圧縮空気Aをより安定して流通させることができる。これにより、シール部材7をより安定して継続的に冷却することができる。
また、軸方向流路801や径方向流路802に圧縮空気Aが流通して本体部70や第一凸部71が周方向Dcにおいて部分的に冷却されることで、本体部70や第一凸部71の内部では冷却流路80が形成されている部分とその周辺とで周方向Dcに温度分布が生じる。そのため、シール部材7の内部では周方向Dcに熱応力の分布が生じ、熱伸び差によって歪みが発生してしまう。
ところが、本体部70及び第一凸部71に径方向Drに窪むスリット83を形成していることで、本体部70及び第一凸部71の剛性を下げることができる。その結果、シール部材7自体が撓みやすくなり、周方向Dcの熱応力の分布によって本体部70及び第一凸部71の内部に生じる歪みを吸収することができる。
また、スリット底部83aが、本体部70に形成された第二シール面70aの径方向Dr内側端(出口フランジ210の径方向Dr内側端)より燃焼ガス流路Pg側に近い側に配置され、かつ、第一凸部71に配置された接触シール部材721の第一シール面721aより燃焼ガス流路Pg側に近い側に配置されている。そのため、第一シール面721a及び第二シール面70aでシールした状態を維持したまま、スリット83を形成できる。
なお、上記の説明は、主に径方向Dr内側の内側シュラウド45に係合する内側シール部材7aを中心に説明したが、径方向Dr外側の外側シュラウドに係合する外側シール部材7bに対しても、同様に適用できる。
(第一実施形態の変形例)
本変形例は、第一実施形態と比較して、シール部材7の隙間形成部廻りの構造が異なっている。その他の構成は、第一実施形態と同様である。以下、図8及び図9を参照して、第一実施形態と異なる構造に限定して、本変形例を以下に説明する。なお、図8は、スリット83を含んだ面でシール部材7を周方向に見た断面図であり、図9におけるIX−IX断面を示す。図9は、図8におけるVIII−VIII断面を示す。また、以下で説明するシール部材7は、内側シール部材7aを対象とした説明であるが、外側シール部材7bについても同様の考え方が適用できる。
本変形例に示すシール部材7は、第一実施形態と同様に、燃焼ガス流路Pgの外側に配置されている。シール部材7は、尾筒21と、第一静翼41aの内側シュラウド45との間の隙間に形成されるキャビティCに配置されている。
図8に示すように、本変形例におけるシール部材7の隙間形成部71cは、第一凸部71の軸方向Daの下流端であって、軸方向Da下流側を向く端面71aに形成されている。隙間形成部71cは、端面71aで開口80aよりも径方向Dr内側に形成されている。隙間形成部71cは、端面71aから軸方向Da下流側に突出している。隙間形成部71cは、端面71aと一体的に形成され、周方向Dcに延びている。
図9に示すように、隙間形成部71cは、端面71aに形成された冷却流路80の開口80aに対して、径方向Dr内側に形成されている。なお、冷却流路80は、第一実施形態と同様に、周方向Dcの全領域にわたって配置する必要はなく、周方向Dcにおいて部分的に配置すればよい。冷却流路80は、静翼本体42の前縁部421に対して軸方向Da上流側の対向する位置を含めて周方向Dcの一定の領域に配置する考え方は、第一実施形態と同様である。
隙間形成部71cは、第一凸部71の軸方向Da下流側の端面71aにおいて、本変形例のように周方向Dcの全領域にわたって設けてもよく、周方向Dcの一部の領域に部分的に設けてもよい。なお、本変形例において、本体部70及び第一凸部71に、周方向Dcに一定の間隔で、スリット83が形成されているのは、第一実施形態と同様である。
本変形例によれば、尾筒21、内側シュラウド45、及びシール部材7の熱伸びの違いにより、内側シュラウド45とシール部材7とが軸方向Daに接近した場合であっても、端面71aが内側シュラウド45の側端面461に接触する前に、隙間形成部71cの軸方向Da下流側の端面が、側端面461に接触する。そのため、開口80aの前方(軸方向下流側)に隙間が確実に形成され、開口80aが閉塞することはない。すなわち、隙間形成部71cは、開口80aの軸方向Daにおける閉塞防止のためのストッパーの役目を果たしている。
(第二実施形態)
図10を参照しながら、本発明の第二実施形態について以下に説明する。
第二実施形態では、第一実施形態と比較して、シール部材を燃焼ガス流路Pgに面して配置して、隙間形成部を含めたシール部材の構造を変えている点が異なっている。図10は、本実施形態におけるシール部材廻りの要部拡大図である。
なお、第一実施形態と共通する構成については、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。また、第一実施形態と同様に、第二実施形態においても、径方向Dr内側の内側シュラウド45に係合するシール部材9(内側シール部材9a)について以下に説明するが、径方向Dr外側の外側シュラウド43に係合するシール部材9(外側シール部材9b)についても、同様の考え方が適用できる。
図10において、シール部材9が、本体部90、第一凸部91、第二凸部92、第三凸部93及び第四凸部94から形成されている構造は、第一実施形態におけるシール部材7と同様である。但し、第二実施形態の場合、シール部材9は、尾筒21と内側シュラウド45の間に配置され、第一凸部91が燃焼ガス流路Pgに面して、燃焼ガス流路Pgの一部を形成している。したがって、第一凸部91の燃焼ガス流路Pgに面する外表面(ガスパス面911)は、高温の燃焼ガスGに晒されている。
シール部材9の第一凸部91には、軸方向Daに延伸する冷却流路100が配列されている。但し、第二実施形態の冷却流路100は、第一実施形態とは異なり、第一凸部91の周方向Dcの全面にわたって、周方向Dcに所定の間隔を空けて配置されている。第一凸部91の軸方向Da下流側の端面91aには、冷却流路100に接続する開口100a形成されている。なお、冷却空気に用いる圧縮空気Aが、ケーシング31内の空間からシール部材9の本体部90の径方向Dr内側端に形成された流入口100bに供給され、流入口100bが冷却流路100に連通するのは、第一実施形態と同様である。
第一凸部91の軸方向Da下流側の端面91aには、端面91aから軸方向Da下流側に突出する隙間形成部91bが形成されている。隙間形成部91bは、周方向Dcに間隔をあけて隣接して、端面91aに対して一体に形成されている。隙間形成部91bの軸方向Da下流側を向く端面は、軸方向Da下流側に隙間を空けて隣接する第一静翼41aの側壁46に形成された側端面461に対面している。
図11は、図10におけるシール部材9を燃焼ガス流路Pg側から径方向Drに見た平面図である。冷却流路100は、シール部材9の第一凸部91の軸方向Daに延伸され、周方向Dcに所定の間隔を空けて配列されている。冷却流路100の軸方向Da下流側の端面91aには、開口100aが形成されている。また、開口100aが配列された端面91aに対して、周方向Dcに隣接して隙間形成部91bが形成されている。隙間形成部91bは、端面91aに対して軸方向Da下流側に突出している。図11に示す例は、周方向Dcに隣接する冷却流路100の間にそれぞれ隙間形成部91bを設け、一つの冷却流路100に対して、周方向Dcに挟み込むように隣接させて隙間形成部91bをそれぞれ設けているが、複数の冷却流路100及び開口100aに対して周方向Dcに一つの隙間形成部91bを設けてもよい。
第二実施形態の場合は、第一凸部91の周方向Dcの全域にわたって冷却流路100が配置されるので、周方向Dcの温度分布幅は第一実施形態ほど大きくない。したがって、第二実施形態のシール部材9の場合には、本体部90及び第一凸部91に、周方向Dcの熱応力を吸収するスリット83を設けなくともよい。
第二実施態様の構造によれば、第一実施形態と同様に、尾筒21、内側シュラウド45、及びシール部材9の熱伸びの違いにより、内側シュラウド45とシール部材9とが軸方向Daに接近した場合であっても、端面91aが内側シュラウド45の側端面461に接触する前に、隙間形成部91bの軸方向Da下流側の端面が側端面461と接触する。そのため、開口100aの前方(軸方向Da下流側)に隙間が形成され、開口100aが閉塞されることがない。すなわち、隙間形成部91bが、開口100aの軸方向Daにおけるストッパーの役目を果たすため、開口100aが配置された端面91aと側端面461との間には、一定の隙間が確実に形成される。
(第二実施形態の変形例)
本変形例は、第二実施形態に適用されるシール部材の変形例を示すものである。第二実施形態の変形例のシール部材の隙間形成部廻りの構造は、第一実施形態の変形例と基本的には同じ構造である。図12及び図13を用いて、第二実施形態の変形例のシール部材9を説明するが、本変形例においても、内側シール部材9aについて以下に説明する。外側シール部材9bについても、同様の考え方が適用できる。なお、図12はシール部材9の周方向Dcから見た断面を示し、図13は軸方向Da下流側から上流側を見た端面91aの断面(図12のX−X断面)を示す。
本変形例におけるシール部材9は、第二実施形態と同様に、尾筒21と内側シュラウド45との間に配置され、第一凸部91が燃焼ガス流路Pgに面して、燃焼ガス流路Pgの一部を形成している。したがって、第一凸部91の燃焼ガス流路Pgに面する外表面(ガスパス面911)は、高温の燃焼ガスGに晒されている。
図12に示すように、本変形例に示すシール部材9の隙間形成部91cは、第一凸部91の軸方向Da下流側の端面91aで、開口100aよりも径方向Dr内側に形成されている。隙間形成部91cは、端面91aから軸方向Da下流側に突出し、周方向Dcに端面91aと一体的に形成され、周方向Dcに延びている。
ただし、第二実施形態の変形例に示すシール部材9は、第一実施形態の変形例に示すシール部材7に対して、冷却流路の配置が異なる点、及びスリットを設けない点が異なっている。すなわち、前述のように、本変形例の冷却流路100は、第一凸部91の周方向Dcの全領域にわたって複数形成されている。一方、第一実施形態の変形例の場合は、周方向Dcの一部の領域に部分的に冷却流路100が配置されている。また、図13に示すように、第一実施形態の変形例の場合には、シール部材7の周方向Dcの熱応力を吸収するためスリット83を設けているが、本変形例の場合は、周方向Dcの温度分布が小さいため、スリット83を設ける必要がない。
本変形例の構造によれば、他の実施形態と同様に、隙間形成部91cの軸方向Da下流側の端面が対向する側端面461と最初に接触するので、開口100aの前方(軸方向Da下流側)に隙間が形成され、開口100aが閉塞することはない。すなわち、隙間形成部91cが、開口100aの軸方向Daにおけるストッパーの役目を果たすため、開口100aが配置された端面91aと側端面461との間には、一定の隙間が確実に形成される。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
なお、隙間形成部71b、71c、91b、91cは、本実施形態のように、開口80a、100aに対して周方向Dcに隣接して配置される形状に限定されるものではなく、開口80a、100aを閉塞しないように開口80a、100aが設けられた端面71a、91aと内側シュラウド45の側端面461との間に空間を形成できればよい。
また、本実施形態では、周方向Dcに並んで形成される開口80a、100aは同じ形状で形成されているが、これに限定されるものではなく、周方向Dcによって任意の形状をなしていればよい。例えば、前縁部421の軸方向Da上流側に形成される開口80a、100aを大きく形成し、前縁部421の軸方向Da上流側以外の位置に形成される開口80a、100aを小さく形成してもよい。
1 ガスタービン
A 圧縮空気
10 圧縮機
20 燃焼器
Ac 軸線
Da 軸方向
21 尾筒
210 出口フランジ
210a 周方向フランジ部
211 後端部
22 燃料供給器
22a 内筒
30 タービン
Dc 周方向
Dr 径方向
31 ケーシング
Ar ロータ軸
33 タービンロータ
34 ロータ本体
35 動翼列
36 動翼
37 動翼本体
38 プラットフォーム
39 翼根
40 静翼列
41 静翼
42 静翼本体
43 外側シュラウド
45 内側シュラウド
40a 第一静翼列
41a 第一静翼
421 前縁部
44 シュラウド本体
441 ガスパス面
46 側壁
461 側端面
424 突出部
50 翼環
52 遮熱環
60 分割環
G 燃焼ガス
Pg 燃焼ガス流路
7、9 シール部材
C キャビティ
70、90 本体部
71、91 第一凸部
71a、91a 端面
71b、71c、91b、91c 隙間形成部
72、92 第二凸部
721、921 接触シール部材
721a 第一シール面
73、93 第三凸部
74、94 第四凸部
70a、90a 第二シール面
80、100 冷却流路
80a、100a 開口
801 軸方向流路
802 径方向流路
80b、100b 流入口
81 第一係合部
82 第二係合部
83 スリット
83a スリット底部

Claims (5)

  1. ロータ軸の周りに配置される燃焼器と軸方向下流側に配置されて燃焼ガスの流れる燃焼ガス流路の一部を画定する静翼との間に設けられ、前記燃焼器と前記静翼との間をシールするシール部材であって、
    前記静翼の前記軸方向上流側を向く側端面に対向して前記軸方向下流側を向く端面と、
    前記ロータ軸を基準として周方向に並んで前記端面に複数設けられた開口から前記側端面に向かって冷却空気を排出する冷却流路と、
    前記開口が形成された端面よりも前記軸方向下流側に突出する隙間形成部と、が形成され、
    前記開口に隣接する領域には、前記ロータ軸を基準として径方向に窪むスリットが形成されているシール部材。
  2. 前記燃焼ガス流路よりも外側に配置されている請求項1に記載のシール部材。
  3. 前記冷却流路は、前記静翼の前記軸方向上流側を向く前縁部に対して、前記軸方向上流側の対向する位置を含んで、前記周方向の一定の領域に形成されている請求項1または2に記載のシール部材。
  4. 前記隙間形成部は、前記開口に対して前記周方向に隣接して配置されている請求項1に記載のシール部材。
  5. 前記軸方向上流側で前記燃焼器に接続する第一係合部と、
    前記軸方向下流側で前記静翼の前記側端面から前記軸方向上流側に延びる環状の突出部に接続する第二係合部と、を備え、
    前記第二係合部は、前記突出部との間に形成される環状のシール面を有し、
    前記スリットは、前記燃焼ガス流路側から径方向に窪み、
    前記スリットの前記燃焼ガス流路に対して外側に形成された端部は、前記シール面が形成された位置より前記燃焼ガス流路側に近い位置に配置されている請求項1〜4のいずれか一項に記載されたシール部材。
JP2014196772A 2014-09-26 2014-09-26 シール部材 Active JP6512573B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014196772A JP6512573B2 (ja) 2014-09-26 2014-09-26 シール部材
US15/512,760 US10724392B2 (en) 2014-09-26 2015-09-08 Seal member
DE112015004378.0T DE112015004378B4 (de) 2014-09-26 2015-09-08 Dichtungselement
KR1020177007680A KR101939508B1 (ko) 2014-09-26 2015-09-08 시일 부재
CN201580050889.7A CN107076028B (zh) 2014-09-26 2015-09-08 密封构件
PCT/JP2015/075439 WO2016047432A1 (ja) 2014-09-26 2015-09-08 シール部材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014196772A JP6512573B2 (ja) 2014-09-26 2014-09-26 シール部材

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2016070082A JP2016070082A (ja) 2016-05-09
JP2016070082A5 JP2016070082A5 (ja) 2017-08-31
JP6512573B2 true JP6512573B2 (ja) 2019-05-15

Family

ID=55580960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014196772A Active JP6512573B2 (ja) 2014-09-26 2014-09-26 シール部材

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10724392B2 (ja)
JP (1) JP6512573B2 (ja)
KR (1) KR101939508B1 (ja)
CN (1) CN107076028B (ja)
DE (1) DE112015004378B4 (ja)
WO (1) WO2016047432A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7214332B2 (ja) * 2017-01-18 2023-01-30 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ガスタービンの燃焼システムにおける段階的な燃料および空気噴射
FR3064029B1 (fr) * 2017-03-15 2021-04-30 Safran Aircraft Engines Joint d’etancheite air-feu et assemblage comprenant un tel joint
FR3081511B1 (fr) * 2018-05-28 2020-06-05 Safran Aircraft Engines Dispositif d'etancheite entre deux parois annulaires d'un moteur d'aeronef
JP7451108B2 (ja) * 2019-08-16 2024-03-18 三菱重工業株式会社 静翼、及びこれを備えているガスタービン
US11619174B2 (en) 2020-02-14 2023-04-04 Raytheon Technologies Corporation Combustor to vane sealing assembly and method of forming same
CN116710702B (zh) * 2021-03-09 2026-02-27 三菱重工业株式会社 密封构件及燃气轮机
US12529324B2 (en) * 2022-01-06 2026-01-20 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbine static blade, fitting structure, and gas turbine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4502809A (en) * 1981-08-31 1985-03-05 Carrier Corporation Method and apparatus for controlling thermal growth
JP4031590B2 (ja) * 1999-03-08 2008-01-09 三菱重工業株式会社 燃焼器の尾筒シール構造及びその構造を用いたガスタービン
JP2001289003A (ja) * 2000-04-04 2001-10-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービンの冷却構造
US6675584B1 (en) 2002-08-15 2004-01-13 Power Systems Mfg, Llc Coated seal article used in turbine engines
US6860108B2 (en) 2003-01-22 2005-03-01 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine tail tube seal and gas turbine using the same
JP4381276B2 (ja) * 2004-10-08 2009-12-09 三菱重工業株式会社 ガスタービン
GB0515868D0 (en) 2005-08-02 2005-09-07 Rolls Royce Plc Cooling arrangement
US7797948B2 (en) * 2007-03-27 2010-09-21 Siemens Energy, Inc. Transition-to-turbine seal apparatus and transition-to-turbine seal junction of a gas turbine engine
JP2009167905A (ja) 2008-01-16 2009-07-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器出口シール構造
FR2937098B1 (fr) * 2008-10-15 2015-11-20 Snecma Etancheite entre une chambre de combustion et un distributeur de turbine dans une turbomachine
JP5925030B2 (ja) 2012-04-17 2016-05-25 三菱重工業株式会社 ガスタービン、及びその高温部品
JP6016655B2 (ja) 2013-02-04 2016-10-26 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン尾筒シール及びガスタービン

Also Published As

Publication number Publication date
DE112015004378T5 (de) 2017-06-14
CN107076028B (zh) 2019-06-04
KR20170043641A (ko) 2017-04-21
DE112015004378B4 (de) 2023-03-02
WO2016047432A1 (ja) 2016-03-31
CN107076028A (zh) 2017-08-18
KR101939508B1 (ko) 2019-01-16
US20170292397A1 (en) 2017-10-12
US10724392B2 (en) 2020-07-28
JP2016070082A (ja) 2016-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6512573B2 (ja) シール部材
KR101852290B1 (ko) 터빈 정익, 터빈, 및 터빈 정익의 개조 방법
US8277177B2 (en) Fluidic rim seal system for turbine engines
US8075256B2 (en) Ingestion resistant seal assembly
US9518478B2 (en) Microchannel exhaust for cooling and/or purging gas turbine segment gaps
US8118548B2 (en) Shroud for a turbomachine
JP6366180B2 (ja) シール構造
US10443437B2 (en) Interwoven near surface cooled channels for cooled structures
US9017013B2 (en) Gas turbine engine with improved cooling between turbine rotor disk elements
US8348608B2 (en) Turbomachine rotor cooling
JPH0689652B2 (ja) 回転機械の改良された冷却可能なステータ組立体
JP5738159B2 (ja) 軸流タイプのガスタービン
KR101660679B1 (ko) 가스터빈의 고온부품, 이를 구비하는 가스터빈, 및 가스터빈의 고온부품 제조방법
KR102272728B1 (ko) 증기 터빈 및 증기 터빈 조립 방법
JP6016655B2 (ja) ガスタービン尾筒シール及びガスタービン
JP5852191B2 (ja) 端壁部材及びガスタービン
JP5404187B2 (ja) 端壁部材及びガスタービン
JP5852190B2 (ja) 端壁部材及びガスタービン
US20240368995A1 (en) Rotor and turbomachine comprising the rotor
US20170002673A1 (en) Rotor blade with wheel space swirlers and method for forming a rotor blade with wheel space swirlers
EP3816402B1 (en) Stator assembly for a gas turbine and gas turbine comprising said stator assembly
JP5591986B2 (ja) 端壁部材及びガスタービン

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170720

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170720

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20170721

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180703

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180903

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20180904

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20181109

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181211

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190208

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: 20190312

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190402

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6512573

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350