JPH023008B2 - - Google Patents

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JPH023008B2
JPH023008B2 JP59196489A JP19648984A JPH023008B2 JP H023008 B2 JPH023008 B2 JP H023008B2 JP 59196489 A JP59196489 A JP 59196489A JP 19648984 A JP19648984 A JP 19648984A JP H023008 B2 JPH023008 B2 JP H023008B2
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JP
Japan
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inner ring
turbine
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divided members
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Kurisuchan Aranje Kuroodo
Marii Josefu Rarudorie Aran
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NASHIONARU DECHUUDO E DO KONSUTORYUKUSHION DE MOTOORU DABIASHION SOC
Original Assignee
NASHIONARU DECHUUDO E DO KONSUTORYUKUSHION DE MOTOORU DABIASHION SOC
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/12—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はタービンの静翼の内側環に関する。
〔従来の技術〕
従来、タービンの静翼の列は外側ケーシングと
内側環との間に配置された複数の静翼を有する。
各静翼の根元部は外側ケーシングの内周側に固着
され、且つ各静翼の先端部はロータデイスクを包
囲するべく配置された内側環の外周側に固着され
ることにより、各静翼は所定の位置に保たれる。
内側環はロータ・デイスクを包囲するが内側環
の内周面とロータ・デイスクの外周の回転面との
間の密封性を向上させるために内側環にはロー
タ・デイスクの回転面との間にラビリンスシール
を構成する密封手段などが設けられる。
又、内側環は同時にタービンの作動中における
熱による各部の熱膨張を許容し、過度の応力が発
生しないように、複数の分割部材により周方向に
分割されてなる構造などを有する場合がある。
仏国特許第1331030号の明細書の中では、複数
の静翼が、内側環と外側ケーシングの内周側に設
けられた外側環との間に固定されたものが開示さ
れている。この場合は外側環は、互いに重なり合
つて溶着接合され、周面において折曲状の輪郭線
を規定する端面をもつ複数の分割部材により環状
に構成され、重なり合う接合部分は補強リブの役
割を果たす。
仏国特許第1519898号の明細書の中では、外側
ケーシングの内周側に設けられた外側環が複数の
動翼の先端に連結された複数の分割部材により環
状に構成された動翼の列の一例が開示されてい
る。この場合は、隣接する分割部材の協働端面
は、外側環の周面においてＺ形の輪郭を有し、隣
接する分割部材は、Ｚ形の中央の端面において互
いに当接し、対面するＺ形の両側の端面の間には
所定の間隙が残される。この場合、タービンの作
動中における動翼にかかる力によるねじれ現象を
利用して動翼の列における全ての分割部材を確実
に接続させておく。
仏国特許第2514409号の明細書の中では、夫々
６つの動翼が接続される分割部材の複数により構
成された内側環を有する動翼の列の一列が開示さ
れている。この場合、内側環の内周部はロータ・
デイスクの溝と係合し、内側環の外周部は動翼の
根元部と連結し、隣接する分割部材が互いに嵌合
して複数の分割部材を環状に組合せられるように
各分割部材の嵌合する端面はＺ形の輪郭を有して
いる。また、この場合、嵌合する端面の輪郭を直
線状にする場合には、端面に溝を設け、溝内に金
属板を配置して、隣接する分割部材の間の密封性
を確保する。
これらの関連技術に見られるように、動翼の列
における内側環又は外側環を構成する分割部材の
嵌合する端面の輪郭をＺ形にするのは、動翼に遠
心力が加わつた時に動翼相互間又は動翼の接続さ
れた分割部材相互間の接続を持続的に且つ確実に
維持するためである。これらの特許明細書の中で
は、前記分割部材の嵌合する端面間における径方
向のガスの漏洩について言及しているのは、前述
の仏国特許第2514409号の明細書の中における分
割部材の嵌合する端面の輪郭を直線状にする場合
に関する記述のみである。
又、従来の内側環の内周面とロータ・デイスク
の回転面との間の密封性を向上させる密封手段と
して、ロータ・デイスクの回転面上に配置された
環状の突起部材と協働してラビリンスシールを構
成する内側環の内周面を構成する密封部材であつ
て、六角セルのハニカム構造を有するものが知ら
れている。この種の六角セルのハニカム構造は、
公知の如くステンレス鋼又は耐熱性合金の薄板を
成形してこれらの成形体を折曲の頂点を合わせて
互いに溶着することにより形成するので、夫々の
六角セルは溶着により補強された互いに対向する
２辺を有することになる。従来の密封部材は、こ
の補強された２辺が、突起部材の回転方向と平行
になるように加工したもので構成されていた。
しかしながら、内側環を含めた内側環とロー
タ・デイスクの回転面との間の空間におけるより
高い密封性を有すると同時に、タービンの作動中
における熱による熱膨張を許容しうる内側環が望
まれている。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、内側環を含めた内側環とロー
タ・デイスクの回転面との間の空間における高い
密封性を有すると同時にタービンの作動中におけ
る熱による熱膨張が可能であるタービンの静翼の
内側環を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、前記の目的は、タービンの静
翼の列を構成する各静翼の先端部に連結してお
り、前記タービンの回転軸と同軸的に配置された
タービンの静翼の内側環であつて、 前記タービンの周方向に沿つて環状に配列され
た複数の分割部材と、 前記複数の分割部材の内周面に付着されてお
り、前記タービンのロータ・デイスクの外周部に
前記回転軸と同軸的に配置された少なくとも一つ
の環状の突起部材と協働して前記ロータ・デイス
クと前記複数の分割部材との間を密封するべくラ
ビリンスシールを構成する環状の密封部材とから
なり、 前記分割部材は、隣接する前記分割部材と互い
にかみ合う協働端面を両端部に有しており、前記
協働端面の夫々は、前記内側環の外周面において
Ｚ型の輪郭線を規定する二つの側方端面と一つの
中央端面とからなり、互いに隣接する前記分割部
材は、互いに対面する前記側方端面の対の夫々が
前記タービンの作動中における前記静翼と前記分
割部材との熱膨張を許容するべく前記側方端面の
対の夫々の間に間隙を有し、且つ互いに対面する
一対の前記中央端面が互いに当接するように配列
されており、 前記密封部材は六角セルのハニカム構造を有し
ており、前記セルの夫々は所定の厚さをもつ第１
の一対の対辺と前記所定の厚さよりも薄い厚さを
もつ第２の二対の対辺とを有しており、前記第１
の対辺は前記タービンの回転軸に垂直な面に対し
て約30゜の角度をなすことを特徴とする内側環に
よつて達成される。
〔作用〕 本発明の内側環によれば、環状に配列された複
数の分割部材の夫々は、隣接する分割部材と互い
にかみ合うと共に内側環の外周面においてＺ形の
輪郭線を規定する協働端面を有しており、互いに
対面する側方端面の対の夫々の間にタービンの作
動中における静翼と分割部材との熱膨張を許容す
るべく間隙を有し、且つ互いに対面する中央端面
は互いに当接するべく分割部材が配列されている
が故に、タービンの作動中に、分割部材にタービ
ンの周方向の熱膨張による過度の応力が生ずるの
を阻止し得ると同時に動翼の回転や燃焼ガスの流
れなどの起因するタービンの軸方向の振動による
分割部材の相互間の軸方向の変位を阻止し得、分
割部材が環状に良好に維持され得、さらに内側環
自体の協働端面における密封性を中央端面により
向上させ得、同時に分割部材の内周面に付着され
た密封部材が六角セルのハニカム構造を有してお
り、六角セルの夫々は所定の厚さをもつ第１の一
対の対辺と第１の対辺よりも薄い厚さをもつ第２
の二対の対辺とを有しており、第１の対辺はター
ビンの回転軸に垂直な面に対して約30゜の角度を
なすが故に、ハニカム構造の最も小さい機械的抵
抗をもつ方向と突起部材の回転方向とが一致し
得、突起部材により作られる密封部材の溝の大き
さが最小限となると共に密封部材と突起部材との
間に生ずる応力は減少し得、従つてラビリンスシ
ールの効率を向上させ得る。
本発明の内側環に係る協働端面としては、一方
の側方端面が内側環の外周面上において、他方の
側方端面の規定する輪郭線よりも長い輪郭線を規
定るように、しかも前記一方の側方端面は密封部
材の上流端から下流端まで伸長するように構成さ
れるのが好ましい。これにより、前記一方の側方
端面の間に密封手段を入れるだけで、協働端面の
ほぼ全体に渡る径方向の密封性を容易に向上させ
得る。
本発明の内側環に係る協働端面としては、中央
端面が周方向に平行になるように構成されるのが
好ましい。
本発明の内側環に係る中央端面は、耐摩耗性の
材料により被覆されるのが好ましく、この材料と
しては、コバルトをベースとする合金が好まし
い。
〔具体例〕 以下添付図面に基づき非限定的具体例を挙げて
本発明をより詳細に説明する。
第１図は２つの動翼の列２及び３の間に配置さ
れた静翼の列１を含むタービンの一部分を示して
いる。列２及び３は動翼６を支持するロータ・デ
イスク４及び５に接続されており、夫々の動翼６
の根元部はデイスク４及び５のリムに設けられた
軸方向の溝と係合すべく形成されている。デイス
ク４及び５はボルト７によつて互いに固定され、
ボルト７はラビリンス形の段間継手９を支持する
デイスク８をも固定する。継手９はそれ自体公知
であり、密封部材としてのハニカム構造の環状パ
ツキン１１と協働してラビリンスシールを構成す
る２つ以上の半径方向に突起している環状の突起
部材１０を備えている。
本発明の具体例である内側環１５は、タービン
の周方向に沿つて環状に配列された複数の分割部
材１２及び１３と、分割部材１２及び１３の内周
面に付着されたパツキン１１とからなる（第２図
参照）。夫々の分割部材１２及び１３は少なくと
も１つの静翼１４の先端部に固定される。本具体
例では夫々の静翼１４の根元部は、外側ケーシン
グの内周側に固定された外側環に固定される。隣
接する分割部材１２及び１３が互いにかみ合う協
働端面は、内側環１５の外周面においてほぼＺ形
の輪郭線を規定する３つの端面からなる。
第２図に示されている本発明の好ましい具体例
では隣接する分割部材１２及び１３の協働端面
は、側方端面１６１及び１６２、側方端面１７１
及び１７２、並びに中央端面１８１及び１８２か
らなり、端面１６１及び１６２の間と、端面１７
１及び１７２の間とには間隙１６及び１７が設け
られているためタービンの作動中における分割部
材１２及び１３並びに静翼１４の熱膨張は許容さ
れ、分割部材１２及び１３並びに静翼１４に過度
な応力が生じることはない。
端面１８１及び１８２相互間の間隙は極めて小
さく実質的に当接しておりタービンの回転面と平
行な接触面１８として表わされる。このような構
造にすると隣接する分割部材１２及び１３相互間
における動翼の回転やガスの流れなどに起因する
振動などによる軸方向の相対変位を制限し得、一
方では熱膨張による周方向の変位を許容し得る。
タービンの作動中において端面１８１及び１８
２は動翼の回転やガスの流れに起因する振動によ
つて互いにぶつかり合い摩滅する危険があり、そ
うなると端面１８１及び１８２の間の間隙が拡大
されてこの部分の密封性が低下することが考えら
れる。このような密封性の低下を回避すべく本発
明の好ましい具体例では、端面１８１及び１８２
を耐摩耗性且つ耐摩滅性の材料、例えばコバルト
をベースとする合金で被覆する。このような材料
は小板１８３及び１８４の形にして溶着するのが
好ましい。
動翼の列２及び３の間の静翼の列１の径方向の
密封性は、内側環１５自体の密封性と、突起部材
１０と協働するパツキン１１によるラビリンスシ
ールによる密封性とによる。
内側環１５自体の密封性を隣接する分割部材１
２及び１３の協働端面において得られる密封性の
結果として生じる。本具体例によれば、端面１８
１及び１８２の密封性は面同士の接触又は小板１
８３及び１８４の表面相互間の接触によつて得ら
れる。
協働端面において得られる密封性をより高める
ために、特に側方端面に密封手段を設けることが
望ましいが、本具体例では、使用される密封手段
の個数を制限し且つこれら密封手段の構造を簡単
にすべく、一方の側方端面１６１及び１６２を他
方の側方端面１７１及び１７２より大きくした。
端面１６１及び１６２は、パツキン１１の上流側
の縁から分割部材１２及び１３の下流側の縁まで
伸長し、この伸長方向に沿つて端面１６１及び１
６２には夫々溝が設けられ、これらの溝に密封板
１９が摺動自在に配置される。従つて、密封手段
は、熱膨張を許容する構造となり、又密封板１９
は、ほぼ分割部材１２及び１３の下流の端まで伸
長し、静翼Ｃの空気力学的スロートの下流まで延
在しているので、端面１６１及び１６２の間の間
隙の密封性は十分に高まり、一方で内側環１５の
非密封部分は上流側の極めて短い端面１７１及び
１７２に限定され、ガスの流れに大きな擾乱が生
じることはない。
突起部材１０と協働するパツキン１１によるラ
ビリンスシールによる密封性を高めるための本具
体例によるパツキン１１を以下に示す。
六角セルのハニカム構造をもつパツキン１１を
環状に配列された複数の分割部材１２及び１３の
内周面に溶着、ハンダ付け、ボルト締め、接着な
どにより付着する。突起部材１０は、このハニカ
ム構造体の周縁部にくい込むためロータデイスク
４と内側環１５との間の間隙は極めて小さくな
る。六角セルのハニカム構造はステンレス鋼又は
耐熱性合金の薄板を成形し、これら成形体を折曲
の頂点を合わせて互いに溶着することにより形成
する。従つて、六角セルの夫々は所定の厚さをも
つ溶着により補強された第１の一対の対辺と、第
１の対辺よりも薄い厚さをもつ第２の二対の対辺
とを有する。このようなハニカム構造をもつパツ
キン１１を第４図の如く、第１の対辺がタービン
の回転軸に垂直な面に対して約30゜の角をなすよ
うに配置する。このようにするとハニカム構造の
最も小さい機械的抵抗をもつ方向２１と突起部材
１０の回転方向２２とは一致し、突起部材１０の
接触する対辺、すなわち薄板の数はより少なくな
り、従つて突起部材１０により作られるパツキン
１１の溝の大きさが最小限となると共に、パツキ
ン１１と突起部材１０との間の応力は減少し、従
つてラビリンスシールの効率をより高めることが
出来る。
第３図に示した従来のパツキンにおける六角セ
ルのハニカム構造体の配置の仕方によれば、ハニ
カム構造の最も小さい機械的抵抗をもつ方向２１
が突起部材の回転する方向に対して約30゜の角を
なし、従つて突起部材１０がハニカム構造体で溶
着部である第１の対辺２０の間を前記の最も小さ
い機械的抵抗をもつ方向２１に動いて突起部材１
０の厚みに相当する幅より広い溝を形成する傾向
を示し、この際、パツキンと突起部材１０との間
に発生する応力は増大し、密封性が低下する現象
が見られる。
本発明によるパツキン１１におけるハニカム構
造体の配置の仕方は動翼２及び３の先端の外側パ
ツキン２３及び２４を配置する時にも利用し得、
第１図に示す如く、パツキン１１と同様に六角セ
ルのハニカム構造をもつ外側パツキン２３及び２
４を外側ケーシングの内周側に配置し、環状の突
起部材２５及び２６と共にラビリンスシールを構
成してもパツキン１１と同様の効果が得られる。
第５図に示す従来の動翼３のパツキン２４で
は、ハニカム構造体に突起部材２５，２６がくい
込むと機械的抵抗の最も小さい方向２１に向つて
動翼３を動かす力が発生し、その結果パツキン２
４が破壊され且つ動翼３の先端部分が破損する危
険が生じる。
第６図に示す本発明のパツキンのハニカム構造
体の配置の仕方を応用した参考例による動翼３の
パツキン２４では、機械的抵抗の最も小さい方向
２１が動翼３の回転方向と一致しているので前述
の従来例のようにパツキン２４が破壊され又動翼
３の先端部分が破損する危険がなく、ラビリンス
シールの効果を高めることが出来る。
〔発明の効果〕
本発明のタービンの静翼の内側環によれば、内
側環を含めた内側環とロータ・デイスクの回転面
との間の空間における密封性を向上し得、タービ
ンの作動中における熱による熱膨張による過度の
応力の発生することなく製翼を所定の位置に固定
し得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の具体例による内側環を含むタ
ービンの一部分を示す軸方向断面図、第２図は第
１図をの方向から視た説明図、第３図は従来の
パツキンにおけるハニカム構造の配置方向を示す
第１図をの方向から視た部分説明図、第４図は
本発明の具体例によるパツキンにおけるハニカム
構造の配置方向を示す第１図をの方向から視た
部分説明図、第５図は従来の動翼のパツキンにお
けるハニカム構造の配置方向を示す部分説明図、
第６図は本発明を応用した参考例の動翼のパツキ
ンにおけるハニカム構造の配置方向を示す部分説
明図である。 １…静翼の列、２，３…動翼の列、４，５，８
…ロータ・デイスク、６…動翼、７…ボルト、９
…継手、１０…突起部材、１１…パツキン、１
２，１３…分割部材、１４…静翼、１８３，１８
４…密封用小板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ タービンの静翼の列を構成する各静翼の先端
    部に連結しており、前記タービンの回転軸と同軸
    的に配置されたタービンの静翼の内側環であつ
    て、 前記タービンの周方向に沿つて環状に配列され
    た複数の分割部材と、 前記複数の分割部材の内周面に付着されてお
    り、前記タービンのロータ・デイスクの外周部に
    前記回転軸と同軸的に配置された少なくとも一つ
    の環状の突起部材と協働して前記ロータ・デイス
    クと前記複数の分割部材との間を密封するべくラ
    ビリンスシールを構成する環状の密封部材とから
    なり、 前記分割部材は、隣接する前記分割部材と互い
    にかみ合う協働端面を両端部に有しており、前記
    協働端面の夫々は、前記内側環の外周面において
    Ｚ型の輪郭線を規定する二つの側方端面と一つの
    中央端面とからなり、互いに隣接する前記分割部
    材は、互いに対面する前記側方端面の対の夫々が
    前記タービンの作動中における前記静翼と前記分
    割部材との熱膨張を許容するべく前記側方端面の
    対の夫々の間に間隙を有し、且つ互いに対面する
    一対の前記中央端面が互いに当接するように配列
    されており、 前記密封部材は六角セルのハニカム構造を有し
    ており、前記セルの夫々は所定の厚さをもつ第１
    の一対の対辺と前記所定の厚さよりも薄い厚さを
    もつ第２の二対の対辺とを有しており、前記第１
    の対辺は前記タービンの回転軸に垂直な面に対し
    て約30゜の角度をなすことを特徴とする内側環。 ２ 前記二つの側方端面の一方は、前記二つの側
    方端面の他方が前記内側環の外周面上で規定する
    輪郭線よりも長い輪郭線を規定し、前記二つの側
    方端面の一方が実質的に前記密封部材の上流端か
    ら下流端まで伸長していることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項に記載の内側環。 ３ 前記中央端面が前記周方向に平行に配向して
    いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
    載の内側環。 ４ 前記中央端面が、耐摩耗性の材料で被覆され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第３項に
    記載の内側環。 ５ 前記材料がコバルトをベースとする合金であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
    の内側環。
JP59196489A 1983-09-21 1984-09-19 タービンの静翼の内側環 Granted JPS60145403A (ja)

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FR8314974 1983-09-21
FR8314974A FR2552159B1 (fr) 1983-09-21 1983-09-21 Dispositif de liaison et d'etancheite de secteurs d'aubes de stator de turbine

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Publication Number Publication Date
JPS60145403A JPS60145403A (ja) 1985-07-31
JPH023008B2 true JPH023008B2 (ja) 1990-01-22

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EP (1) EP0140736B1 (ja)
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