JPH02212679A - Gas leakage seal - Google Patents

Gas leakage seal

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JPH02212679A
JPH02212679A JP32621389A JP32621389A JPH02212679A JP H02212679 A JPH02212679 A JP H02212679A JP 32621389 A JP32621389 A JP 32621389A JP 32621389 A JP32621389 A JP 32621389A JP H02212679 A JPH02212679 A JP H02212679A
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JP
Japan
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gas
flanges
groove
metal
flange
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Application number
JP32621389A
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Japanese (ja)
Inventor
Richard W Gentile
リチャード・ワレン・ジェンティル
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • 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
    • F01D11/003Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by packing rings; Mechanical seals
    • 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
    • F01D25/24Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/243Flange connections; Bolting arrangements
    • 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
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    • 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
    • F16J15/002Sealings comprising at least two sealings in succession
    • F16J15/004Sealings comprising at least two sealings in succession forming of recuperation chamber for the leaking fluid
    • 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
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L23/00Flanged joints
    • F16L23/16Flanged joints characterised by the sealing means
    • F16L23/18Flanged joints characterised by the sealing means the sealing means being rings

Abstract

PURPOSE: To enhance a sealing property between engaging flanges by embedding a compressible seal member in a groove formed in one of the flanges abutting against each other, and by forming a crosswise gas channel. CONSTITUTION: A groove 19 is extended along a flange 12, in the direction crossing the direction of gas leakage along the interface 15 from an inner zone 17 to the surroundings 18. Further, a gasket structure 20 includes a bottom strip 21 and a pair of vertical side wall strips 22, 23 which serve as side walls of a rectangular cross-sectional space in which a compressible gasket 24 is fitted. High pressure gas from a casing inner zone 17 flows along the interface 15 between flanges 11, 12 and reaches the gasket structure 20, and then it flows into a crosswise channel 26 in which lower pressure gas is present, and is then finally led into a low pressure zone in an associated device. Meanwhile, a gasket 24 prevents extra gas from further advancing even along the interface 15.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、改良したガスシール、特に圧力容器構造の
2つの向かい合ったフランジ間のガス漏れを閉じ込める
とともに有効利用するための二重ガスシール構造および
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention relates to an improved gas seal, and more particularly to a dual gas seal structure and apparatus for containing and utilizing gas leakage between two opposing flanges of a pressure vessel structure.

発明の背景 ある種の圧力容器用途では、フランジ連結とともにガス
ケットまたはシールを用いて、空気などのガスがフラン
ジ接合部を通って逃げ出るのを防止している。種々の技
術的理由から、空気の漏れを完全にシールぜず、ある程
度の量の空気の漏れを許容するフランジ接合を使用する
ことがあり、特に逃げ出る空気の量がその空気を一部と
して使用する装置全体に悪影響を及ぼさない場合そうで
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION In some pressure vessel applications, gaskets or seals are used in conjunction with flange connections to prevent gases, such as air, from escaping through the flange joint. For various technical reasons, flanged joints may be used that do not completely seal air leaks, but allow some amount of air to leak, especially if the amount of air that escapes is partially used. This is true if it does not adversely affect the entire device being used.

高熱ガスタービン発電機は通常、円筒状のブレド付きロ
ータを包囲する円筒形ケーシングを有する空気圧縮機を
使用する。大気圧の空気を圧縮機中にシリンダの1開口
端から導入し、ケーシング内のブレードと相互係合する
ロータの回転ブレビにより圧縮する。高圧の空気をケー
シングの反対端から取り出し、それより低圧で作動する
ガスタービン装置の燃焼および排気装置領域に導く。
High-temperature gas turbine generators typically use an air compressor with a cylindrical casing surrounding a cylindrical bladed rotor. Air at atmospheric pressure is introduced into the compressor through one open end of the cylinder and compressed by a rotating breviation of the rotor that interengages blades within the casing. High pressure air is removed from the opposite end of the casing and directed to the combustion and exhaust region of the gas turbine unit, which operates at lower pressures.

圧縮機ケーシングならびに圧縮機と燃焼装置との間のケ
ーシングの中間部品は、通常、構成部分を適当なフラン
ジを介して適当にボルト止めした多部分構造である。残
念なことには、多部分組立体のフランジでは、たとえば
フランジの熱変形のため、両フランジの普通の平坦な金
属−金属係合表面を通して過剰な空気の漏れが起こるこ
とを見出した。ケーシング構造に湾曲部や角張った部分
がある場合、空気漏れの問題は大きくなる。ケーシング
に湾曲した部分かあったり互いにある角度で交わる部分
があり、したがってフランジもそのような角度で曲って
いる場合、その他の点では望ましい加工表面のフランジ
であっても所望通りの空気シール特性を維持するのは難
しい。たとえば、フランジを用いて水平面および鉛直面
に対するシールを得ることができ、またそうするのに1
つの直角フランジを用いてもよい。2つのフランジ間に
ガスケットシールを用いることは、フランジの。
The compressor casing and the intermediate parts of the casing between the compressor and the combustion device are usually multi-part structures with the components suitably bolted together via suitable flanges. Unfortunately, it has been found that the flanges of multi-part assemblies allow excessive air leakage through the normally flat metal-to-metal mating surfaces of both flanges, for example due to thermal deformation of the flanges. Air leakage problems are exacerbated when the casing structure has curved or angular sections. If the casing has curved sections or sections that meet each other at an angle, and therefore the flange is also bent at such an angle, a flange with an otherwise desirable machined surface may not provide the desired air-sealing properties. Difficult to maintain. For example, flanges can be used to provide seals to horizontal and vertical surfaces, and to do so
Two right-angled flanges may also be used. Using a gasket seal between two flanges is the best way to seal the flanges.

望ましい金属−金属面接触にとって妨害となるだけでな
く、大部分の空気漏れが起こるところたけにガスケット
シールを用いる場合に問題となり、したがってフランジ
表面の全体的間延接触への妨害ともなる。
Not only is this a hindrance to the desired metal-to-metal contact, but it is also a problem when using gasket seals only where most air leakage occurs, and thus an hindrance to the overall extended contact of the flange surfaces.

発明の目的 この発明の目的は、高熱ガスタービンエンジンと関連し
た係合フランジ間を、フランジの当接する加工表面の密
着を妨げることなく、シールする改良シール装置を提供
することにある。
OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an improved sealing device that seals between engaging flanges associated with a high-temperature gas turbine engine without interfering with the close contact of the machined surfaces that the flanges abut.

この発明の他の目的は、ガスタービン・ケーシングの当
接するフランジの一方に設けたガス案内溝に圧縮可能な
シール構造を埋めこむことにより、両フランジ間をシー
ルする改良ガスシール装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an improved gas seal device that seals between both flanges by embedding a compressible seal structure in a gas guide groove provided in one of the abutting flanges of a gas turbine casing. It is in.

この発明の別の目的は、ガスタービン圧縮機ケーシング
の当接するフランジの一方に設けた溝に圧縮可能なシー
ルを埋めこむとともに、フランジに沿っての漏れる空気
をガスタービン内の空気圧が漏洩ガス圧より低い位置に
再利用のために送る横断方向空気チャンネルを設けるこ
とにより、フランジ表面をシールする改良ガスシール装
置を提供することにある。
Another object of the invention is to embed a compressible seal in a groove provided in one of the abutting flanges of a gas turbine compressor casing, and to reduce the air pressure inside the gas turbine by embedding a compressible seal in a groove provided in one of the abutting flanges of the gas turbine compressor casing. An object of the present invention is to provide an improved gas sealing device for sealing a flange surface by providing a transverse air channel for reuse at a lower location.

発明の要旨 この発明によれば、高熱ガスタービン発電機の空気収容
ケーシング構造の1対の対向する加工フランジ表面の一
方に浅い溝を設ける。この溝内の片側に配置した圧縮可
能なシールは、フランジ表面が金属−金属接触関係で合
わさるとき、過剰にではなく、適切に圧縮されるように
なっている。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a shallow groove is provided in one of a pair of opposing machined flange surfaces of an air containment casing structure of a high-temperature gas turbine generator. A compressible seal placed on one side within this groove is adapted to be compressed appropriately, but not excessively, when the flange surfaces meet in metal-to-metal contact relationship.

圧縮された弾性シールは溝の片側に保持され、溝の他側
に狭い開放空気チャンネルを画定する。フランジの当接
表面間を通って漏れる空気を開放チャンネルで捕捉し、
ガスタービンの低圧の領域に運んで、そこで有効に利用
する。圧縮可能なシルは漏洩空気か望ましくないそして
危険になるおそれのある高熱空気ジェットとして当接フ
ランジ間を逃げ出るのを防止する。
A compressed resilient seal is retained on one side of the groove and defines a narrow open air channel on the other side of the groove. Air escaping between the abutting surfaces of the flange is captured in an open channel;
It is transported to the low-pressure area of the gas turbine and used there effectively. The compressible sill prevents leakage air from escaping between the abutment flanges as unwanted and potentially dangerous hot air jets.

この発明を一層よく理解できるように、以下にこの発明
を添付の図面に関連して説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order that the invention may be better understood, the invention will now be described in conjunction with the accompanying drawings.

具体的な構成 第1図にこの発明のフランジシール構造を断面にて示す
。このフランジシール組立体10は上部フランジ11と
これに対向する下部フランジ12からなり、これらの8
に1部フランジ11および下部フランジ12はそれぞれ
平滑に加工された表面13および14を有し、」二部フ
ランジ11を貫通し下部フランジ12とねじ係合するフ
ランジポルト16によって金属−金属密着関係15で保
持されている。通常、−に1部フランジ11はケーシン
グ−1二手部と、下部フランジ12はそれとは反対のケ
ーシング下半部と関連し、たとえば軸流圧縮機の水平に
分割されたケーシング半部と関連している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a sectional view of the flange seal structure of the present invention. This flange seal assembly 10 consists of an upper flange 11 and a lower flange 12 opposite thereto.
The first part flange 11 and the bottom flange 12 have smooth surfaces 13 and 14, respectively, and a metal-to-metal contact 15 is established by a flange port 16 that passes through the second part flange 11 and threadably engages the bottom flange 12. is held in Typically, the -1 part flange 11 is associated with the casing -1 second part and the lower flange 12 is associated with the opposite lower casing half, for example in conjunction with a horizontally divided casing half of an axial compressor. There is.

フランジに沿って配置した1列のポルl−16(1つだ
け図示)により接合したケーシング半部を構造関係に保
持し、軸流圧縮機またはタービンケシング構造の一部を
構成する。通常の方法では、1列のボルト16を」二部
フランジ11に沿って間隔をあけて配置し、下部フラン
ジ12に十分にねじ込み、それらの平滑な、つまり切削
加工した表面13と14とを金属−金属密着界面15で
当接する。この密着配置は通常、構造内部からの過剰な
空気の漏れ、具体的には空気が構造17の内部から横断
方向に界面15に沿って環境18に逃げ出る空気の漏れ
を防止するのに十分である。
A row of poles 1-16 (only one shown) located along the flange holds the joined casing halves in structural relationship to form part of an axial compressor or turbine casing structure. In a conventional manner, a row of bolts 16 are spaced apart along the two-part flange 11 and fully threaded into the lower flange 12, connecting their smooth or machined surfaces 13 and 14 to the metal. - Abuts at the metal contact interface 15. This intimate arrangement is typically sufficient to prevent excessive air leakage from within the structure, specifically air leakage from the interior of the structure 17 transversely along the interface 15 into the environment 18. be.

フランジ、たとえば第1図のフランジ(10)は長さの
長いものであったり、それに沿って湾曲部、ターン、角
部などがあることかある。急な方向転換部や湾曲部を含
むフランジは、特にそのような方向転換部や湾曲部で空
気の漏れを生じるが、直線状の真直な部分では適切なシ
ールが得られることを確かめた。両フランジ間の漏れ位
置にのみ平ガスケットを用いると、そのガスケットのく
さび作用により、加工表面13および14が連続な密着
界面15を形成するのが妨げられる。そしてケーシング
がぴったりはまる作動部品または移動機構を収容する場
合には、このような機構とケーシングとの間に適正なり
リアランスを維持するのが困難である。
A flange, such as flange (10) in FIG. 1, may be of long length and may have curves, turns, corners, etc. along it. We have found that flanges with sharp turns or curves can cause air leakage, especially at such turns or curves, but that straight, straight sections provide an adequate seal. If a flat gasket is used only at the leakage location between the flanges, the wedging effect of the gasket will prevent the machined surfaces 13 and 14 from forming a continuous, cohesive interface 15. And when the casing houses close-fitting working components or moving mechanisms, it is difficult to maintain proper clearance between such mechanisms and the casing.

この発明のシール構造は湾曲部や急激な方向転換部のあ
るフランジ間に効果W」な連続なシールを形成する。再
び第1図を参照すると、向かい合ったフランジの一方、
たとえばフランジ12には断面長方形の溝19があり、
この溝19は湾曲部、コーナその他の方向転換部のある
フランジの全長に沿って延在している。溝19はフラン
ジ12に沿って、界面15に沿って内部領域17から環
境18へ漏れでる空気の通常の漏れ方向を横切る方向に
延在する。溝19の形状に合致するガスケット構造20
が溝19にはめられている。このガスケット構造20の
細部を第2図に示す。
The seal structure of the present invention forms an effective continuous seal between flanges that have curved portions or abrupt changes in direction. Referring again to Figure 1, one of the opposing flanges,
For example, the flange 12 has a groove 19 with a rectangular cross section.
This groove 19 extends along the entire length of the flange at bends, corners and other turns. Groove 19 extends along flange 12 in a direction transverse to the normal leakage direction of air leaking from interior region 17 to environment 18 along interface 15 . Gasket structure 20 matching the shape of groove 19
is fitted into the groove 19. Details of this gasket structure 20 are shown in FIG.

第2図において、ガスケット構造20は、底部ストリッ
プ21と、1対の互いに間隔をあけて配置された直立側
壁ストリップ22および23とを含む。これらのストリ
ップ21.22および23は、ステンレス鋼または硬質
ブロンズなどの薄い可撓性金属ストリップとするのが好
ましく、それぞれ溝19の細長い長方形壁とスムーズに
合致する細長い長方形外形のものである。互いに間隔を
あけたストリップ22および23は長方形の溝19内に
、ストリップの長さ方向側縁が底部ストリップ21の上
にのるように配置されている。ストリップ22および2
3は底部ストリップ21に、たとえば溶接またはろう付
けにより接合されて一体構造を形成する。この一体構造
の全高は溝19の深さに等しいか僅かに小さい。互いに
間隔をあけたストリップ22および23は断面長方形の
空間の側壁となり、この空間に断面長方形の圧縮可能な
可撓性シールストリップまたはガスケット24がはまっ
ている。ガスケット24の全高は、側壁ストリップ22
および23間にはさまった状態で、溝19の底壁21ま
での深さより、その圧縮度にほぼ等しい値だけ大きい。
In FIG. 2, gasket structure 20 includes a bottom strip 21 and a pair of spaced upright sidewall strips 22 and 23. In FIG. These strips 21 , 22 and 23 are preferably thin flexible metal strips, such as stainless steel or hard bronze, each of an elongated rectangular profile that mates smoothly with the elongated rectangular walls of the groove 19 . Spaced apart strips 22 and 23 are arranged in rectangular groove 19 such that the longitudinal side edges of the strips rest on bottom strip 21 . strips 22 and 2
3 is joined to the bottom strip 21, for example by welding or brazing, to form an integral structure. The total height of this monolithic structure is equal to or slightly less than the depth of the groove 19. The spaced apart strips 22 and 23 form the side walls of a space of rectangular cross section into which a compressible flexible sealing strip or gasket 24 of rectangular cross section fits. The total height of the gasket 24 is greater than the sidewall strip 22.
and 23, which is larger than the depth of the groove 19 to the bottom wall 21 by a value approximately equal to its degree of compression.

ガスケットの圧縮度は通常ガスケット構造で十分にとる
必要があるが、著しく超過してはいけない。たとえば、
第2図のガスケット24がその材料が完全に固体の無孔
質になる前にその高さ寸法を固定量圧縮できれば、ガス
ケット24は、その高さが加工表面14からその圧縮度
または圧縮範囲25の分だけ突出した状態で、第1図お
よび第2図の関係におさまる寸法とすることができる。
The degree of compression of the gasket usually needs to be sufficient in the gasket structure, but it must not be excessively compressed. for example,
If the gasket 24 of FIG. 2 is capable of compressing its height dimension by a fixed amount before the material becomes completely solid and non-porous, the gasket 24 will be able to compress its height from the working surface 14 to its degree of compression or range of compression 25. The dimensions can be made such that the relationship in FIG. 1 and FIG.

ガスケット構造20は薄い可撓性金属ストリップで可撓
性ガスケット24を囲んだ構成であるので、この一体構
造は極めて可撓性で、溝19内の方向転換部に簡単に追
従するか、そうなるように予め形成しておくことができ
る。ガスケット24の寸法を定める目的での溝19の深
さは第1図の界面15から底部ストリップ21までの距
離である。シール状態で、フランジ11および12が第
1図の加工表面の密着界面15で当接するとき、ガスケ
ット24は完全に圧縮され、そして完全に圧縮されると
、ガスケット24の材料は気孔性をなくし、加工表面1
3と密着シール関係で係合する。側壁ストリップ22は
溝19内の隔壁となり、溝19の残りの幅部分を側壁2
2およびガスケット24と同一範囲に延在する空気チャ
ンネル26として隔離する。溝19およびチャンネル2
6は適用する装置、たとえば高熱ガスタービンエンジン
に応じて所定の寸法であり、チャンネル26は最終的に
空気漏洩圧よりはるかに低い圧力の領域につながり流入
する。
Because the gasket structure 20 consists of a thin flexible metal strip surrounding the flexible gasket 24, this monolithic structure is extremely flexible and easily follows or becomes able to follow turns in the groove 19. It can be formed in advance. The depth of groove 19 for purposes of sizing gasket 24 is the distance from interface 15 to bottom strip 21 in FIG. In the sealed condition, when flanges 11 and 12 abut at the working surface intimate interface 15 of FIG. 1, gasket 24 is fully compressed, and when fully compressed, the material of gasket 24 becomes non-porous Machining surface 1
3 in a tight sealing relationship. The sidewall strip 22 becomes a partition within the groove 19, and the remaining width of the groove 19 is connected to the sidewall 2.
2 and as an air channel 26 extending coextensive with the gasket 24. groove 19 and channel 2
6 is of a predetermined size depending on the equipment in which it is applied, for example a high-temperature gas turbine engine, and the channel 26 ultimately leads to and enters an area of pressure much lower than the air leakage pressure.

高熱ガスタービン装置では、通常、極めて高い温度で作
動する部品を冷却するのに余分な空気が必要である。し
たがって、この発明によれば、チャンネル26が、これ
まで漏れにより失われていた空気を途中で捕捉し、その
空気をこれらの低圧領域につながる適当なダクトに導き
、空気の有効な再利用をはかることができる。たとえば
高熱ガスタービンでは、チャンネル26かマニホールド
につながり、そこから空気をガスタービン装置内の種々
の用途あるいは装置の外部の用途に供給する。
High-temperature gas turbine systems typically require extra air to cool components that operate at extremely high temperatures. According to the invention, therefore, the channels 26 capture the air hitherto lost due to leakage and direct it to appropriate ducts leading to these low pressure areas, providing an effective reuse of the air. be able to. For example, in a high-temperature gas turbine, channels 26 lead to a manifold from which air is supplied to various applications within the gas turbine system or external to the system.

装置内で利用した後、この空気を装置の燃焼装置または
高熱ガス流に注入することができる。
After utilization within the device, this air can be injected into the combustion device or hot gas stream of the device.

第1図のシール装置の作動について説明すると、ケーシ
ング内部領域17からの高圧の空気はフランジ11と1
2の間を界面15に沿ってこの発明のシール構造20ま
で進む。この時点で、二重(デュアル)空気漏れ制御が
行なわれる。二重制御の第1部分は、低圧の空気状態が
存在する横断チャンネル26を含む。高圧の空気は界面
15から低圧のチャンネル26に入り、チャンネル26
内の低圧状態に従い、最終的に関連装置の低圧領域まで
導かれる。チャンネル26が高圧空気を低圧領域に運ぶ
のに全面的に関与する一方、余分な空気が界面15に沿
ってさらに進もうとしても、その空気はガスケット24
からなる二重空気制御の第2部分によりさらに進むこと
を阻止される。
In operation of the sealing device of FIG.
2 along the interface 15 to the seal structure 20 of the present invention. At this point, dual air leakage control is provided. The first part of the dual control includes a transverse channel 26 in which a low pressure air condition exists. The high pressure air enters the low pressure channel 26 from the interface 15 and enters the channel 26
According to the low pressure state within, it is finally guided to the low pressure area of the associated equipment. While the channels 26 are fully responsible for conveying the high pressure air to the low pressure area, any excess air that attempts to travel further along the interface 15 is routed through the gasket 24.
Further progress is blocked by the second part of the dual air control consisting of:

ガスケット24はフランジ11および12間で圧縮され
てその内部の(非圧縮時は余分な空気かチャンネル26
からそこを通って通過するのを許す)気孔や通路を閉塞
している状態にあるからである。
The gasket 24 is compressed between the flanges 11 and 12 and its interior (when uncompressed, excess air or channel 26
This is because they are blocking the pores and passages that allow them to pass through.

上述した通りこの発明のシール構造は空気抽気とガスケ
ットシールとを組合わせたシール構造である。圧縮可能
なガスケット24は、周知の種々の圧縮性ガスケットま
たはシール材料、たとえばゴム材料、繊維材料および細
い金属メツシュプレイドまたはロービングから選ぶこと
ができる。あるいは、第3図に示すような金属構造を使
用することもできる。
As mentioned above, the seal structure of the present invention is a seal structure that combines air bleed and gasket seal. Compressible gasket 24 can be selected from a variety of well-known compressible gasket or seal materials, such as rubber materials, fibrous materials, and thin metal mesh plaids or rovings. Alternatively, a metal structure as shown in FIG. 3 could be used.

第3図に示すジェブロン形シール構造27は第1図およ
び第2図に示したシール構造20と類似しており、それ
と同様に、第1図のストリップ21.22および23と
同様の底壁ストリップ28、側壁ストリップ29および
30を含む。側壁ストリップ29および30で囲まれた
両者間の空間には、複数枚の薄壁アングル(山形)スト
リップ31がその長さ方向側縁を底壁ストリップ28の
上にのせた状態でかつ横方向に平行に間隔をあけた状態
で配置されている。各ストリップ31はその長さ方向軸
線に沿ってわずかに折るか曲げるかし、したがって第3
図に示すように断面でグリッド構造がジェブロン形構造
を画定し、各山形ストリップ(またはジェブロン)31
は隣りのストリップ31と間隔をあけて着座した関係に
ある。各ジェブロンストリップ31は弾性、すなわちば
ね部材となり、向かい合うフランジ11の表面と係合し
て、連続したバイアス作用を複数の極めて狭い区域また
は側縁に沿って、効果的な一連の横断方向空気シール関
係にて発揮する。ジェブロンストリップ31の高さは、
前記定義の通りの溝19のガスケット深さより大きく、
表面14からその圧縮範囲25に相当する距離だけ突出
している(第2図および第3図)。フランジ11が山形
ストリップ31に係合するので、ストリップ31はその
山形領域でたわみ、高さを減じる。フランジ11と12
が完全に係合したとき、各ストリップ31は高度の弾性
またはばね作用を保ち、フランジ表面13にぴったり係
合する。圧縮範囲25が過剰であると、山形ストリップ
31がその弾性限界を越え、永久的に変形されるか固定
され、そうなるとフランジが完全に係合したとき、薄壁
ストリップ31にはフランジ11にぴったり押し当るだ
けの弾性が残っていない。ゴムまたは繊維材料の別のス
トリップまたは層33をストリップ31の間に挾むかス
トリップ31と交互に配置することにより、弾性を増し
、変形を少なくすることができる。
The Jevlon-shaped seal structure 27 shown in FIG. 3 is similar to the seal structure 20 shown in FIGS. 28, including sidewall strips 29 and 30. In the space between the sidewall strips 29 and 30, a plurality of thin-walled angled strips 31 rest with their longitudinal side edges on the bottom wall strip 28 and extend laterally. They are arranged parallel to each other and spaced apart. Each strip 31 is slightly folded or bent along its longitudinal axis, so that the third
In cross-section as shown, the grid structure defines a Gevron-shaped structure, with each chevron-shaped strip (or Gevron) 31
is in a spaced-apart relationship with the adjacent strip 31. Each Gevron strip 31 is a resilient or spring member that engages the surface of the opposing flange 11 to provide a continuous biasing action along a plurality of extremely narrow areas or side edges, creating an effective series of transverse air seals. Demonstrate in relationships. The height of the Jevron strip 31 is
greater than the gasket depth of the groove 19 as defined above;
It projects from the surface 14 by a distance corresponding to its compression range 25 (FIGS. 2 and 3). As the flange 11 engages the chevron strip 31, the strip 31 flexes in its chevron region and reduces its height. flanges 11 and 12
When fully engaged, each strip 31 retains a high degree of elasticity or spring action and snugly engages the flange surface 13. If the compression range 25 is excessive, the chevron strip 31 will exceed its elastic limit and become permanently deformed or fixed, such that the thin-walled strip 31 will have a tight press against the flange 11 when the flanges are fully engaged. There isn't enough elasticity left to hit it. Additional strips or layers 33 of rubber or fiber material can be sandwiched between or interleaved with the strips 31 to increase elasticity and reduce deformation.

さらに、薄壁ストリップ31を側壁ストリップ30から
十分に間隔をあけ、その屈曲範囲で、薄壁ストリップ3
1が早期に側壁30に接触したり、空気シールが有効に
なる前に永久的に変形したりしないようにする必要があ
る。向かい合うフランジ11の平滑表面と係合する薄壁
ストリップ31の自由側縁は対向するフランジ表面13
と平面当接関係で接触するほぼ平面の表面32を画定す
る。
Furthermore, the thin-walled strip 31 is sufficiently spaced from the sidewall strip 30 so that, in its bending range, the thin-walled strip 31
1 does not prematurely contact the sidewall 30 or become permanently deformed before the air seal becomes effective. The free side edge of the thin-walled strip 31 that engages the smooth surface of the opposing flange 11 is connected to the opposing flange surface 13.
defines a generally planar surface 32 that contacts in planar abutting relationship.

このように薄壁ストリップ31は弾性を残す構造である
ので、フランジ11と12が完全に係合したとき、薄壁
ストリップ31は対向するフランジ11にぴったり押し
当り続ける。圧縮範囲または距離25が過剰に大きく、
第2図のガスケット材料24かフランジ表面13と14
間にはみ出し、滑らかな金属−金属接触を妨げることが
ないようにすることか大切である。同様に、第3図の薄
壁ストリップ31もフランジ11と12間で永久変形し
てはならない。第1図および第2図の側壁22および2
3は、材料自身が圧縮を吸収するように、ガスケット2
4を本質的に完全に収容し、また薄壁3】を底壁28お
よび側壁30にろう付けして制御された圧縮性の屈曲を
呈する構造的一体性を紺持する。「圧縮範囲」は種々の
シール材料について色々に定義されるが、相互に関連し
ており、圧縮性ゴム状ガスケット部材については、材料
を変形させて材料内の有意の量の気孔を閉塞する圧縮力
が加えられたときの、第2図のように3辺を囲まれたガ
スケットの高さの減少である。第3図のジェブロン形シ
ールについては、圧縮範囲は、ジェブロン形ストリップ
を永久変形することなく、しかしフランジ同士か当接す
るとき弾性が残る状態でフランジに対するジェブロン形
ストリップのシール力を増加するように、上部フランジ
がジェブロン形ストリップに向かって移動することによ
り、ジェブロン形ストリップの高さを減少させ得る、つ
まりさらに屈曲させ得る範囲に関係する。各ジェブロン
層間にゴムまたは繊維材料の層33が位置する。この発
明の特徴によれば、向かい合ったフランジが金属−金属
係合関係で当接して、シール部材をその圧縮範囲内で圧
縮させ、したがってフランジ係合をさらに押圧してもシ
ル部材がそれ以上圧縮されないようにする。ガスケット
24はフランジ表面から適当な距離だけ突出して第2図
および第3図の空間または距離25を画定するので、フ
ランジ表面13と14が第1図に示すような係合関係で
当接するとき、ガスケットまたはシール部制はそのもっ
とも有効な量まで圧縮され、それ以上の圧縮はシールの
破れにつながるのでそれ以上は圧縮されない。
Since the thin-walled strip 31 has a structure that remains elastic, the thin-walled strip 31 continues to press tightly against the opposing flange 11 when the flanges 11 and 12 are fully engaged. compression range or distance 25 is excessively large;
Gasket material 24 or flange surfaces 13 and 14 in FIG.
It is important to ensure that it does not protrude between the metals and interfere with smooth metal-to-metal contact. Similarly, thin-walled strip 31 of FIG. 3 must not be permanently deformed between flanges 11 and 12. Side walls 22 and 2 in FIGS. 1 and 2
3 is a gasket 2 so that the material itself absorbs the compression.
The thin wall 3 is essentially completely contained, and the thin wall 3 is brazed to the bottom wall 28 and side wall 30 to provide structural integrity that exhibits controlled compressive flexing. "Compression range" is defined variously for different seal materials, but is interrelated, and for compressible rubber gasket members, compression that deforms the material and occludes a significant amount of porosity within the material. This is the decrease in height of a gasket surrounded on three sides as shown in Figure 2 when a force is applied. For the Gevlon seal of FIG. 3, the compression range is such that it increases the sealing force of the Gevlon strip against the flanges without permanently deforming the Gevlon strip, but remains elastic when the flanges abut each other. The movement of the upper flange towards the Jevlon-shaped strip relates to the extent to which the height of the Jevlon-shaped strip can be reduced, ie it can be bent further. A layer 33 of rubber or fibrous material is located between each Gevlon layer. According to a feature of the invention, the opposing flanges abut in a metal-to-metal engagement relationship, causing the seal member to be compressed within its compression range, such that further compression of the flange engagement will cause the seal member to be compressed no further. to avoid being Gasket 24 projects a suitable distance from the flange surfaces to define a space or distance 25 in FIGS. 2 and 3 so that when flange surfaces 13 and 14 abut in mating relationship as shown in FIG. The gasket or seal system is compressed to its most effective amount and cannot be compressed any further as further compression would lead to failure of the seal.

この発明をその好適な実施態様について説明したが、こ
の発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形や変更が
可能であることが当業者に明らかである。
Although this invention has been described with reference to its preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明のフランジシール構造の断面図、 第2図は第1図のガスケットシールの構造の拡大断面図
、 そして 第3図はシール構造の変形例を示す第2図と同様の断面
図である。 主な符号の説明 10・・・フランジシール組立体、 11.12・・・フランジ、 1314・・・加工表面、 15・・密着界面、   16・・・ボルト、17・・
内部、      18・・・環境、19・・・溝、 
      20・・ガスケット構造、21、.28・
・・底部ストリップ、 22.23,29.30・・・側壁スト1ルソプ、24
・・・ガスケット、  25・・・圧縮範囲、26・・
空間、      31・・・山形ストリ・ツブ、32
・・・表面、 33・・・ゴムまたは繊維制材層。
Fig. 1 is a sectional view of the flange seal structure of the present invention, Fig. 2 is an enlarged sectional view of the gasket seal structure of Fig. 1, and Fig. 3 is a cross section similar to Fig. 2 showing a modification of the seal structure. It is a diagram. Explanation of main symbols 10... Flange seal assembly, 11. 12... Flange, 1314... Machining surface, 15... Close contact interface, 16... Bolt, 17...
Inside, 18...Environment, 19...Groove,
20...gasket structure, 21,. 28・
...Bottom strip, 22.23, 29.30...Side wall strip, 24
...Gasket, 25...Compression range, 26...
Space, 31... Yamagata Street Tsubu, 32
...Surface, 33...Rubber or fiber material layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、複数部分からなるケーシング構造であって、ケーシ
ング構造の1領域内にガスを高圧で収容し、別の領域に
ガスを低圧で収容し、上記複数部分の1つに含まれる滑
らかな表面の金属フランジが別の部分の同様のフランジ
と金属−金属ガスシール接触関係で係合してガスが両フ
ランジ間を通過して上記ケーシング構造の外へ出るのを
防止する構成としたケーシング構造に用いる二重ガス漏
れ制御兼シール装置において、 上記二重制御装置の一方が上記フランジの一方に設けた
溝を備え、この溝は上記フランジの長さと同一範囲に延
在し、かつ上記両フランジ間のガスの漏れ方向を横切り
、 シール構造を上記溝内に配置して上記フランジと同一範
囲に延在するガスチャンネルを画定し、このガスチャン
ネルは低ガス圧の領域につながり、これにより上記ケー
シング構造内部からの高圧の漏洩ガスを上記溝で途中捕
捉し、上記ケーシング構造内の低圧の領域に運んでその
有効利用をはかり、 上記二重制御装置の他方が上記溝内の片側の上記シール
構造に配置した圧縮可能なシール部材を備え、この圧縮
可能なシール部材は上記フランジ同士が金属−金属接触
関係で当接するとき、上記溝内で上記フランジによりそ
の圧縮範囲内で圧縮されて、上記溝内の余分な漏洩ガス
が上記シール部材を通過し、上記両フランジ間から外へ
出るのを防止する ことを特徴とする二重ガス漏れ制御兼シール装置。 2、上記シール構造は、 (a)上記溝の底部に配置され、溝と同一範囲に延在す
る薄く細い長方形底壁ストリップと、 (b)上記溝内にその片側で、直立に互いに平行に間隔
をあけた関係で配置された1対の薄く細い長方形側壁ス
トリップとを備え、一方の側壁ストリップは上記溝の側
壁と連続しており、 (c)他方の側壁ストリップは上記溝の反対側側壁とと
もにガスチャンネルを画定し、このガスチャンネルは上
記両フランジ間のガス漏れ方向を横切る方向に延び、 (d)上記間隔をあけた側壁ストリップ間に配置されそ
こに収容されたシール部材を備え、このシール部材は上
記フランジ同士が金属−金属接触関係で当接するときそ
の圧縮範囲内で圧縮される 請求項1に記載の装置。 3、上記シール構造は金属ストリップを金属接合した組
合せとして長さの長い一体の高可撓性集積構造を形成し
た請求項2に記載の装置。 4、上記圧縮可能な材料が非金属シール用ガスケットで
ある請求項2に記載の装置。 5、上記圧縮可能な材料が金属である請求項2に記載の
装置。 6、上記シール部材が細い金属メッシュ材料からなる請
求項2に記載の装置。 7、上記シール部材がジェブロン形シールである請求項
2に記載の装置。 8、上記シール部材が、上記フランジ同士が金属−金属
接触関係で当接する以前に、上記溝からその圧縮範囲に
ほぼ等しい距離だけ外方へ突出する請求項2に記載の装
置。 9、上記底壁ストリップおよび側壁ストリップがステン
レス鋼製である請求項2に記載の装置。 10、上記金属接合した組合せがブロンズ接合した組合
せである請求項3に記載の装置。11、互いに当接する
加工表面を有する1対のフランジの設けられたガスター
ビン・ケーシングの高圧部分をシールするにあたり、漏
洩ガスをタービンの低圧部分で利用できるようにすると
ともに、漏洩ガスがケーシングからその周囲の雰囲気に
逃げ出すのを防止するのに有効な二重シール方法におい
て、 上記フランジ間に長さ方向にかつ自然なガス漏れ方向を
横切る方向に延びる通路に沿ってシールを設け、ただし
このシールは上記フランジ表面をフランジ−フランジ接
触関係で当接するのを許容し、 当接させた フランジ間を漏れでるガスをシールに達す
る前に途中捕捉し、 この途中捕捉したガスをタービンの低圧部分で利用する
ためその低圧部分に運ぶ 工程を含む二重シール方法。 12、上記途中捕捉工程および搬送工程を上記フランジ
の少なくとも一方の当接表面に形成した溝を通して行な
う請求項11に記載の方法。 13、上記シール形成工程が上記フランジの少なくとも
一方の当接表面にシール用ガスケットを埋め込むことを
含む請求項11に記載の方法。
[Claims] 1. A casing structure consisting of a plurality of parts, wherein one region of the casing structure contains gas at high pressure, another region contains gas at low pressure, and one of the plurality of parts contains gas at low pressure. A smooth surface metal flange included therein engages a similar flange on another portion in metal-to-metal gas sealing contact to prevent gas from passing between the flanges and out of the casing structure. In a double gas leakage control and sealing device for use in a casing structure, one of the dual control devices comprises a groove provided in one of the flanges, the groove extending coextensive with the length of the flange; and transverse to the direction of gas leakage between the flanges, a sealing structure is disposed within the groove to define a gas channel coextensive with the flanges, the gas channel leading to an area of low gas pressure; As a result, the high-pressure leaking gas from inside the casing structure is captured midway in the groove and transported to a low-pressure area within the casing structure for effective use. a compressible seal member disposed in the seal structure, the compressible seal member being compressed within the groove by the flange within its compression range when the flanges abut against each other in a metal-to-metal contact relationship; The double gas leakage control and sealing device is characterized in that excess leakage gas in the groove is prevented from passing through the sealing member and exiting between the flanges. 2. Said sealing structure comprises: (a) a thin narrow rectangular bottom wall strip located at the bottom of said groove and extending coextensive with said groove; (b) within said groove, on one side thereof, upright and parallel to each other; a pair of thin narrow rectangular sidewall strips disposed in spaced relation, one sidewall strip being continuous with the sidewalls of the groove; (c) the other sidewall strip being continuous with the sidewalls of the groove; defining a gas channel, the gas channel extending transversely to the direction of gas leakage between the flanges; 2. The apparatus of claim 1, wherein the seal member is compressed within a compression range when the flanges abut in metal-to-metal contact. 3. The apparatus of claim 2, wherein the seal structure is a combination of metal strips bonded together to form a long, unitary, highly flexible integrated structure. 4. The apparatus of claim 2, wherein the compressible material is a non-metallic sealing gasket. 5. The apparatus of claim 2, wherein said compressible material is metal. 6. The apparatus of claim 2, wherein said seal member comprises a fine metal mesh material. 7. The apparatus of claim 2, wherein said sealing member is a Gevron-shaped seal. 8. The apparatus of claim 2, wherein the seal member projects outwardly from the groove a distance approximately equal to its compression range before the flanges abut in metal-to-metal contact. 9. The apparatus of claim 2, wherein said bottom wall strip and side wall strip are made of stainless steel. 10. The apparatus of claim 3, wherein said metal bonded combination is a bronze bonded combination. 11. In sealing the high-pressure section of a gas turbine casing provided with a pair of flanges having machined surfaces that abut each other, the leaking gas is made available to the low-pressure section of the turbine and the leaking gas is removed from the casing. In a double sealing method effective to prevent escape into the surrounding atmosphere, a seal is provided between the flanges along a passage extending longitudinally and transversely to the natural direction of gas leakage, provided that the seal is The above flange surfaces are allowed to come into contact with each other in a flange-flange contact relationship, and gas leaking between the abutted flanges is captured on the way before it reaches the seal, and this captured gas is used in the low pressure part of the turbine. A double sealing method that includes a step of transporting it to its low-pressure part. 12. The method according to claim 11, wherein the intermediate capturing step and the conveying step are performed through a groove formed in the abutment surface of at least one of the flanges. 13. The method of claim 11, wherein the step of forming a seal includes embedding a sealing gasket in the abutment surface of at least one of the flanges.
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