JPH04255533A - ガスタービンスペーサディスク用熱シール - Google Patents
ガスタービンスペーサディスク用熱シールInfo
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- JPH04255533A JPH04255533A JP3265472A JP26547291A JPH04255533A JP H04255533 A JPH04255533 A JP H04255533A JP 3265472 A JP3265472 A JP 3265472A JP 26547291 A JP26547291 A JP 26547291A JP H04255533 A JPH04255533 A JP H04255533A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, 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
- F02C7/24—Heat or noise insulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/44—Free-space packings
- F16J15/441—Free-space packings with floating ring
- F16J15/442—Free-space packings with floating ring segmented
-
- 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
- F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
-
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- 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
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
- F01D5/066—Connecting means for joining rotor-discs or rotor-elements together, e.g. by a central bolt, by clamps
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンにおける
スペーサディスクの外周面に高温ガスが衝突することを
実質的に防止する熱シール機構に関する。
スペーサディスクの外周面に高温ガスが衝突することを
実質的に防止する熱シール機構に関する。
【0002】
【従来の技術】最新のガスタービンでは、高効率と高出
力が要求される結果として運転温度がかなり高くなって
いる。従って、相異なる材料を用いた複合ロータ構造体
の設計と製造が行われている。また、高温運転に対処す
るために冷却空気をガスタービンの様々な部分、例えば
、高温ガスにさらされる部分に送給する様々な複雑かつ
高価な内部流路が開発されてきた。
力が要求される結果として運転温度がかなり高くなって
いる。従って、相異なる材料を用いた複合ロータ構造体
の設計と製造が行われている。また、高温運転に対処す
るために冷却空気をガスタービンの様々な部分、例えば
、高温ガスにさらされる部分に送給する様々な複雑かつ
高価な内部流路が開発されてきた。
【0003】ガスタービンの高効率高温運転に関する主
な問題は、ロータディスクと、隣合うロータディスク間
に介在するスペーサディスクの不均等な加熱と冷却であ
った。例えば、過渡運転状態中、すなわち、始動時の変
速中と、始動とタービン定格回転速度との間の他の変速
中、タービンディスクの外周部分例えばバケットと、ロ
ータディスクの内部との間にかなりの温度差が生じる。 同様に、スペーサディスクの外側および内側部分間にも
温度差が生じる。このような本質的に半径方向向きの熱
勾配により高い熱応力が発生する結果、諸構成部の有用
寿命が短くなるおそれがある。特にスペーサディスクに
関しては、スペーサディスクの従来の高低密封外周面(
これは補完的な高低表面形状をもつ隣接静止構造体と協
働する)の破損は修理が容易ではなく、費用のかさむロ
ータの分解を要し、またスペーサディスク全体の廃棄す
ら必要になる。
な問題は、ロータディスクと、隣合うロータディスク間
に介在するスペーサディスクの不均等な加熱と冷却であ
った。例えば、過渡運転状態中、すなわち、始動時の変
速中と、始動とタービン定格回転速度との間の他の変速
中、タービンディスクの外周部分例えばバケットと、ロ
ータディスクの内部との間にかなりの温度差が生じる。 同様に、スペーサディスクの外側および内側部分間にも
温度差が生じる。このような本質的に半径方向向きの熱
勾配により高い熱応力が発生する結果、諸構成部の有用
寿命が短くなるおそれがある。特にスペーサディスクに
関しては、スペーサディスクの従来の高低密封外周面(
これは補完的な高低表面形状をもつ隣接静止構造体と協
働する)の破損は修理が容易ではなく、費用のかさむロ
ータの分解を要し、またスペーサディスク全体の廃棄す
ら必要になる。
【0004】
【発明の概要】本発明は、ガスタービンにおけるスペー
サディスクの外周面に高温の段間ガスが衝突することを
実質的に防止する熱シール機構に関し、これにより比較
的低い温度勾配と応力を発生してスペーサディスクの使
用寿命を延ばすとともに、後述のような他の利点をもた
らす。
サディスクの外周面に高温の段間ガスが衝突することを
実質的に防止する熱シール機構に関し、これにより比較
的低い温度勾配と応力を発生してスペーサディスクの使
用寿命を延ばすとともに、後述のような他の利点をもた
らす。
【0005】さらに詳述すると、本発明はロータスペー
サディスクの全周に高温用密封部片を着脱自在に取付け
るためのものである。このために、各スペーサディスク
の外周面に(密封用高低表面形状の一部として)形成さ
れた従来の環状溝を、密封部片の補完部分またははめ合
わせ部分を受入れるように設計されたダブテール溝とし
て改造する。換言すると、隣合う環状溝の各溝に複数の
密封部片がはめ込まれ、全体として、スペーサディスク
の外周面に高温ガスが直接衝突することを事実上防止す
るかまたは少なくとも最少にする。
サディスクの全周に高温用密封部片を着脱自在に取付け
るためのものである。このために、各スペーサディスク
の外周面に(密封用高低表面形状の一部として)形成さ
れた従来の環状溝を、密封部片の補完部分またははめ合
わせ部分を受入れるように設計されたダブテール溝とし
て改造する。換言すると、隣合う環状溝の各溝に複数の
密封部片がはめ込まれ、全体として、スペーサディスク
の外周面に高温ガスが直接衝突することを事実上防止す
るかまたは少なくとも最少にする。
【0006】本発明の他の特徴として、スペーサディス
クの外周に個別密封部片を利用することは、優れた高低
密封形状の構造的基礎となる。
クの外周に個別密封部片を利用することは、優れた高低
密封形状の構造的基礎となる。
【0007】同時に、スペーサディスク自体の損傷のお
それが極めて少なくなる。というのは、密封部片の半径
方向可動性により密封部片は高低面密封機構の静止構成
部との摩擦発生時に半径方向に引っ込むことができるか
らである。密封部片自体に摩耗が生じた場合、部片の取
外しと交換は容易であり、時間のかかる分解は不要であ
る。
それが極めて少なくなる。というのは、密封部片の半径
方向可動性により密封部片は高低面密封機構の静止構成
部との摩擦発生時に半径方向に引っ込むことができるか
らである。密封部片自体に摩耗が生じた場合、部片の取
外しと交換は容易であり、時間のかかる分解は不要であ
る。
【0008】従って、本発明の一実施態様では、複数の
ダブテール形溝をガスタービンの各スペーサディスクの
外周面に設ける。各溝は複数の密封部片を滑動自在に受
入れる。各部片は関連ダブテール溝表面に対して実質的
に補完的な基部を有する。さらに詳述すると、各密封部
片の基部は平らな底面と、部片の上部に接合する1対の
内向きかつ上向きテ−パ付きの表面とを有し、部片上部
にはほぼ水平の部分が含まれ、それ自体環状周溝を有し
て高低密封表面形状を保つことにより、隣接する静止構
造体の補完的表面形状と協働して、他の点では公知の流
れ抵抗路を画成する。
ダブテール形溝をガスタービンの各スペーサディスクの
外周面に設ける。各溝は複数の密封部片を滑動自在に受
入れる。各部片は関連ダブテール溝表面に対して実質的
に補完的な基部を有する。さらに詳述すると、各密封部
片の基部は平らな底面と、部片の上部に接合する1対の
内向きかつ上向きテ−パ付きの表面とを有し、部片上部
にはほぼ水平の部分が含まれ、それ自体環状周溝を有し
て高低密封表面形状を保つことにより、隣接する静止構
造体の補完的表面形状と協働して、他の点では公知の流
れ抵抗路を画成する。
【0009】密封部片の下部すなわち基部とダブテール
溝との表面間には間隙があるので、スペーサディスクの
回転中、密封部片はそれにかかる遠心力の結果として半
径方向外向きに押圧され、従って、密封部片の上向きか
つ内向きに傾斜した表面がダブテール溝の対応テ−パ面
と密封係合をなす。この密封係合は、高温段間ガスがス
ペーサディスク外周面のかなりの部分に直接衝突するこ
とを防止する。この第1実施例では、極めてわずかな量
の高温ガスがスペーサディスクの周面の他部に最終的に
接触する可能性がある。これは隣合う溝内の隣合う部片
間に間隙があるからである。しかし、密封部片は、スペ
ーサディスクの面上を横切って軸方向に流れるガスに対
して実質的な熱障壁となる。
溝との表面間には間隙があるので、スペーサディスクの
回転中、密封部片はそれにかかる遠心力の結果として半
径方向外向きに押圧され、従って、密封部片の上向きか
つ内向きに傾斜した表面がダブテール溝の対応テ−パ面
と密封係合をなす。この密封係合は、高温段間ガスがス
ペーサディスク外周面のかなりの部分に直接衝突するこ
とを防止する。この第1実施例では、極めてわずかな量
の高温ガスがスペーサディスクの周面の他部に最終的に
接触する可能性がある。これは隣合う溝内の隣合う部片
間に間隙があるからである。しかし、密封部片は、スペ
ーサディスクの面上を横切って軸方向に流れるガスに対
して実質的な熱障壁となる。
【0010】他の実施態様では、密封部片の上部に水平
方向に延在する非対称フランジが設けられ、これらは隣
合う溝内の隣合う部片の同様なフランジと密封係合をな
すように設計されるので、ほぼ完全な熱障壁が設けられ
、高温段間ガスがスペーサディスクの外周面に直接衝突
することを防止する。
方向に延在する非対称フランジが設けられ、これらは隣
合う溝内の隣合う部片の同様なフランジと密封係合をな
すように設計されるので、ほぼ完全な熱障壁が設けられ
、高温段間ガスがスペーサディスクの外周面に直接衝突
することを防止する。
【0011】さらに別の実施態様では、密封部片の上部
をもう少し複雑な非対称構造となるように形成すること
により、さらに先進的な高低密封表面形状が得られ、こ
の構造によりスペーサディスクの面上を横切って軸方向
に流れるガスに対してかなり曲折度を増した流路が設け
られる。
をもう少し複雑な非対称構造となるように形成すること
により、さらに先進的な高低密封表面形状が得られ、こ
の構造によりスペーサディスクの面上を横切って軸方向
に流れるガスに対してかなり曲折度を増した流路が設け
られる。
【0012】上述の熱封じ機構を設ける結果として次の
利点が得られる。(1)効果的な熱伝達抵抗が生じてロ
ータスペーサディスクを過渡状態中比較的低い温度に保
つので、熱応力が減って使用寿命が長くなる。(2)密
封効果を最適にするように形成された部片の利用により
比較的進んだ高低ラビリンスシールを設けることができ
る。(3)損傷または摩耗したシールを現場で交換でき
るので、運転停止時間が減る。(4)先進的なシール設
計を現場の古い装置に組込んで性能を改善できる。 (5)スペーサディスクの熱応力が比較的低いので、隣
接するタービンディスクとの荷重分担度を高め得る。
利点が得られる。(1)効果的な熱伝達抵抗が生じてロ
ータスペーサディスクを過渡状態中比較的低い温度に保
つので、熱応力が減って使用寿命が長くなる。(2)密
封効果を最適にするように形成された部片の利用により
比較的進んだ高低ラビリンスシールを設けることができ
る。(3)損傷または摩耗したシールを現場で交換でき
るので、運転停止時間が減る。(4)先進的なシール設
計を現場の古い装置に組込んで性能を改善できる。 (5)スペーサディスクの熱応力が比較的低いので、隣
接するタービンディスクとの荷重分担度を高め得る。
【0013】本発明の他の目的は本発明実施例の以下の
説明から明らかとなろう。
説明から明らかとなろう。
【0014】
【実施例の記載】添付図面、特に図1と図1Aと図2に
ガスタービンのロータ構造体10の一部分の断面を示す
。ガスタービンは通常の圧縮機と燃焼器と外側ケーシン
グと他の補助構造体を含み、これらは当業者に明らかな
ものである。図1に示すように、ロータ構造体10には
軸12が含まれ、前側フランジ14と後ろ側フランジ1
6を有する。軸12には複数のロータディスクが装着さ
れ、3個のロータディスク、すなわち、前側ディスク1
8と中間ディスク20と後ろ側ディスク22を示してあ
る。本発明は別のディスクを有するタービンにも有用で
あることを理解されたい。バケット24、26、28が
ロータ18、20、22の外周にそれぞれ装着されてい
る。スペーサディスク30が前側ディスク18と中間デ
ィスク20との間に配置され、またスペーサディスク3
2が中間ディスク20と後ろ側ディスク22との間に配
置されている。1本だけを符号34で示した複数本のボ
ルトが、軸12の前端と後端にあるフランジ14、16
を貫通してロータディスクとスペーサディスクを相互当
接関係に固定しているので、ロータディスクとスペーサ
ディスクはロータ軸線を中心として一緒に回転する。 前述のロータ構造体は従来のものであり、そしてここに
開示してないが当該技術上ガスタービンロータの作用に
必要なかなりの付加構造体が存在することを認識された
い。
ガスタービンのロータ構造体10の一部分の断面を示す
。ガスタービンは通常の圧縮機と燃焼器と外側ケーシン
グと他の補助構造体を含み、これらは当業者に明らかな
ものである。図1に示すように、ロータ構造体10には
軸12が含まれ、前側フランジ14と後ろ側フランジ1
6を有する。軸12には複数のロータディスクが装着さ
れ、3個のロータディスク、すなわち、前側ディスク1
8と中間ディスク20と後ろ側ディスク22を示してあ
る。本発明は別のディスクを有するタービンにも有用で
あることを理解されたい。バケット24、26、28が
ロータ18、20、22の外周にそれぞれ装着されてい
る。スペーサディスク30が前側ディスク18と中間デ
ィスク20との間に配置され、またスペーサディスク3
2が中間ディスク20と後ろ側ディスク22との間に配
置されている。1本だけを符号34で示した複数本のボ
ルトが、軸12の前端と後端にあるフランジ14、16
を貫通してロータディスクとスペーサディスクを相互当
接関係に固定しているので、ロータディスクとスペーサ
ディスクはロータ軸線を中心として一緒に回転する。 前述のロータ構造体は従来のものであり、そしてここに
開示してないが当該技術上ガスタービンロータの作用に
必要なかなりの付加構造体が存在することを認識された
い。
【0015】図1Aについて簡単に述べると、従来、ス
ペーサディスク30’の外周に複数の隣合う環状溝36
を周知の高低ラビリンスシールの一部として設けること
が実行されてきた。このシールは溝の長さ方向に垂直な
軸方向の漏流を最少にするように設計されている。これ
らの溝は、隣接する静止構成部31の補完的な突起とと
もに、矢印Aで示した上記の軸方向漏流に抵抗する曲折
路を画成する。本発明はこうした従来のシール機構をか
なり改良するものであり、従来の高低密封表面形状を維
持するだけでなくスペーサディスク自体のための熱シー
ルも設けるものである。
ペーサディスク30’の外周に複数の隣合う環状溝36
を周知の高低ラビリンスシールの一部として設けること
が実行されてきた。このシールは溝の長さ方向に垂直な
軸方向の漏流を最少にするように設計されている。これ
らの溝は、隣接する静止構成部31の補完的な突起とと
もに、矢印Aで示した上記の軸方向漏流に抵抗する曲折
路を画成する。本発明はこうした従来のシール機構をか
なり改良するものであり、従来の高低密封表面形状を維
持するだけでなくスペーサディスク自体のための熱シー
ルも設けるものである。
【0016】図1を再度参照するとともに図2について
説明すると、本発明の実施例によるスペーサディスク3
0には一連のダブテール溝38が設けられ、ディスクの
全周に沿って延在する。横方向に相隔たるダブテール溝
38はそれぞれ、平らな基面40と、1対の上向きかつ
内向きテーパ付き表面42とを有し、両テ−パ面42は
ほぼ平らな周面44で終わっている。ダブテール溝と密
封部片との構造は、もちろん、ディスク32にも(また
任意の他のスペーサディスクにも)組込まれるが、これ
らのディスクは溝・シール形状に関しては本質的に同じ
であるから、ここではディスク30を詳述するだけでよ
い。また、その詳述において、上、下、水平、垂直等の
用語は図2に示したディスク30の方位に関するものに
過ぎないことを理解されたい。
説明すると、本発明の実施例によるスペーサディスク3
0には一連のダブテール溝38が設けられ、ディスクの
全周に沿って延在する。横方向に相隔たるダブテール溝
38はそれぞれ、平らな基面40と、1対の上向きかつ
内向きテーパ付き表面42とを有し、両テ−パ面42は
ほぼ平らな周面44で終わっている。ダブテール溝と密
封部片との構造は、もちろん、ディスク32にも(また
任意の他のスペーサディスクにも)組込まれるが、これ
らのディスクは溝・シール形状に関しては本質的に同じ
であるから、ここではディスク30を詳述するだけでよ
い。また、その詳述において、上、下、水平、垂直等の
用語は図2に示したディスク30の方位に関するものに
過ぎないことを理解されたい。
【0017】各ダブテール溝38内には、それとはまり
合うように設計された複数の密封部片46が滑動自在に
挿入されている。詳述すると、各部片46には基部48
が含まれ、平らな底面50と、内向きかつ上向きにテ−
パを付けた表面52とを有する。また、各部片46には
上部54が含まれ、1対の外向きのほぼ平らな表面56
と、1対のほぼ垂直に延在する側壁58と、ほぼ平らな
上面60とを有する。周溝62が上面60に形成され、
部片の一端から他端まで長さ方向に延在することにより
、従来の高低ラビリンスシールの利点が確保される。
合うように設計された複数の密封部片46が滑動自在に
挿入されている。詳述すると、各部片46には基部48
が含まれ、平らな底面50と、内向きかつ上向きにテ−
パを付けた表面52とを有する。また、各部片46には
上部54が含まれ、1対の外向きのほぼ平らな表面56
と、1対のほぼ垂直に延在する側壁58と、ほぼ平らな
上面60とを有する。周溝62が上面60に形成され、
部片の一端から他端まで長さ方向に延在することにより
、従来の高低ラビリンスシールの利点が確保される。
【0018】部片46は、熱、摩耗および強度特性間の
最適バランスをとった最低価格のものとして選ばれた材
料で製造される。現在好適な一材料は伝導率の低い高温
鋼であるが、上記の基準によって選ばれた他の材料も同
様に有用である。
最適バランスをとった最低価格のものとして選ばれた材
料で製造される。現在好適な一材料は伝導率の低い高温
鋼であるが、上記の基準によって選ばれた他の材料も同
様に有用である。
【0019】このような部片が複数個各環状溝38内に
配置され、スペーサディスク30の全周面に延在する。 単一溝内の隣合う部片間の密封関係を保つために、図3
と図6に示すような突起と係留部とからなる構造を設け
得る。すなわち、一つの部片に設けた突起64が隣接部
片に設けた関連係留部66と係合し、もちろん、この係
合は関連ダブテール溝38の全周にわたって各部片毎に
相次いでなされる。
配置され、スペーサディスク30の全周面に延在する。 単一溝内の隣合う部片間の密封関係を保つために、図3
と図6に示すような突起と係留部とからなる構造を設け
得る。すなわち、一つの部片に設けた突起64が隣接部
片に設けた関連係留部66と係合し、もちろん、この係
合は関連ダブテール溝38の全周にわたって各部片毎に
相次いでなされる。
【0020】図7を参照するに、各ダブテール溝38に
ついて、平らな上面44に整合切除部68を設けてダブ
テール溝の周囲の少なくとも1箇所において溝内に拡大
開口を形成することができ、これにより密封部片を溝内
に挿入できる。
ついて、平らな上面44に整合切除部68を設けてダブ
テール溝の周囲の少なくとも1箇所において溝内に拡大
開口を形成することができ、これにより密封部片を溝内
に挿入できる。
【0021】タービンの運転中、部片46と溝38間の
所定間隙の結果として、各部片46がディスク30の回
転により発生する遠心力によりダブテール溝38内で半
径方向外方に押される。しかし、部片46は、ダブテー
ル溝38内に対称的に配置されているので、タービンロ
ータの回転軸線との同心性を保つ。この半径方向外向き
の荷重を受けた状態の各部片46の表面52は、ダブテ
ール溝38の対応テーパ付き表面42と係合することに
より両者間の密封をなす。部片46の半径方向移動量は
少ないが、例えば過大な熱膨張等により隣接静止構成部
(例えば図1Aの構成部31)との摩擦が生じた場合(
半径方向の引っ込みによる)幾分の反動を許容するのに
充分である。
所定間隙の結果として、各部片46がディスク30の回
転により発生する遠心力によりダブテール溝38内で半
径方向外方に押される。しかし、部片46は、ダブテー
ル溝38内に対称的に配置されているので、タービンロ
ータの回転軸線との同心性を保つ。この半径方向外向き
の荷重を受けた状態の各部片46の表面52は、ダブテ
ール溝38の対応テーパ付き表面42と係合することに
より両者間の密封をなす。部片46の半径方向移動量は
少ないが、例えば過大な熱膨張等により隣接静止構成部
(例えば図1Aの構成部31)との摩擦が生じた場合(
半径方向の引っ込みによる)幾分の反動を許容するのに
充分である。
【0022】上述の実施例では、少量の高温ガスが、隣
合う溝38内の隣合う部片46間、すなわち、隣合う側
壁58間を通り得るが、ディスク30の周面40、42
、44に直接衝突し得る高温ガスの量はかなり少ない。 従って、ディスクの半径方向内側および外側部分間の温
度差が減るので熱応力も減り、その結果ディスクの有用
寿命が長くなる。同時に、摩耗がディスク30ではなく
部片46に生じ、そして部片は開口68を経て容易に交
換されるので、これもまたディスクの有用寿命を延ばす
とともにこのような交換に要する運転停止時間を短くす
る。
合う溝38内の隣合う部片46間、すなわち、隣合う側
壁58間を通り得るが、ディスク30の周面40、42
、44に直接衝突し得る高温ガスの量はかなり少ない。 従って、ディスクの半径方向内側および外側部分間の温
度差が減るので熱応力も減り、その結果ディスクの有用
寿命が長くなる。同時に、摩耗がディスク30ではなく
部片46に生じ、そして部片は開口68を経て容易に交
換されるので、これもまたディスクの有用寿命を延ばす
とともにこのような交換に要する運転停止時間を短くす
る。
【0023】ディスク30の回転速度が減るにつれ、部
片46はダブテール溝38内に後退するので、部片の表
面56はディスクの平面44と係合する。この後退位置
において表面40、50間に間隙が存在するかしないか
は選定公差による。
片46はダブテール溝38内に後退するので、部片の表
面56はディスクの平面44と係合する。この後退位置
において表面40、50間に間隙が存在するかしないか
は選定公差による。
【0024】図4には図2の実施例におけるダブテール
溝38と実質的に同等なダブテール溝38’と密封係合
する密封部片の他の具体例を示す。図4に示した密封部
片70はそれぞれ平らな底面72と、上向きかつ内向き
にテ−パを付けた密封表面74、76とを有し、両テー
パ面74、76はそれぞれ外向きの密封フランジ78、
80に続いている。両フランジは部片の上部82と接続
している。図4からわかるように、フランジ78、80
は部片の中心線84に対して偏心的に配向されている。 例えば、フランジ78は(図4に示した断面で見ると)
フランジ80より高い垂直レベルにあり、そしてフラン
ジ78は部片上部82からフランジ80より長く延びて
いる。この構造によれば、フランジ78と、部片70の
左側の隣接部片のフランジ80とが重なり合って密封状
態になる。同様に、部片70のフランジ80は同部片の
右にある部片のフランジ78の下側と密封係合をなす。 従って、スペーサディスク30の回転中、密封部片の外
向き荷重は、テーパ面74、76がダブテール溝のテー
パ面42と係合する所にシールを生成するだけでなく、
隣合う部片のフランジ78、80間にも密封係合を生じ
ることにより、ディスク30の周面における高温ガスの
直接衝突を皆無にする。
溝38と実質的に同等なダブテール溝38’と密封係合
する密封部片の他の具体例を示す。図4に示した密封部
片70はそれぞれ平らな底面72と、上向きかつ内向き
にテ−パを付けた密封表面74、76とを有し、両テー
パ面74、76はそれぞれ外向きの密封フランジ78、
80に続いている。両フランジは部片の上部82と接続
している。図4からわかるように、フランジ78、80
は部片の中心線84に対して偏心的に配向されている。 例えば、フランジ78は(図4に示した断面で見ると)
フランジ80より高い垂直レベルにあり、そしてフラン
ジ78は部片上部82からフランジ80より長く延びて
いる。この構造によれば、フランジ78と、部片70の
左側の隣接部片のフランジ80とが重なり合って密封状
態になる。同様に、部片70のフランジ80は同部片の
右にある部片のフランジ78の下側と密封係合をなす。 従って、スペーサディスク30の回転中、密封部片の外
向き荷重は、テーパ面74、76がダブテール溝のテー
パ面42と係合する所にシールを生成するだけでなく、
隣合う部片のフランジ78、80間にも密封係合を生じ
ることにより、ディスク30の周面における高温ガスの
直接衝突を皆無にする。
【0025】図5に先進ラビリンスシールを含む別の密
封部片設計を開示する。図5に示した部片により設けら
れる熱シールは図1と図2に示したものと実質的に同じ
である。しかし、図5では、上面または周面60’に溝
86に近接して傾斜歯形突起84が設けられている。類
似の補完部材を静止構成部31に設ければ、軸方向ガス
流のための特に曲折した流路が画成される。
封部片設計を開示する。図5に示した部片により設けら
れる熱シールは図1と図2に示したものと実質的に同じ
である。しかし、図5では、上面または周面60’に溝
86に近接して傾斜歯形突起84が設けられている。類
似の補完部材を静止構成部31に設ければ、軸方向ガス
流のための特に曲折した流路が画成される。
【0026】以上、本発明の最適実施例と考えられるも
のについて説明したが、本発明は開示した実施例に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で様々な改変が可
能である。
のについて説明したが、本発明は開示した実施例に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で様々な改変が可
能である。
【図1】図1は本発明により設計したガスタービンの軸
線に沿う縦断面を示す断片断面図である。図1Aは公知
スペーサディスク形状の部分断面図である。
線に沿う縦断面を示す断片断面図である。図1Aは公知
スペーサディスク形状の部分断面図である。
【図2】図1の一部の拡大詳細図である。
【図3】図2に示した型の密封部片の斜視図である。
【図4】図1に示した型のスペーサディスクであるが、
本発明の第2実施例による密封部片を取付けたスペーサ
ディスクの部分断面図である。
本発明の第2実施例による密封部片を取付けたスペーサ
ディスクの部分断面図である。
【図5】本発明の第3実施例による密封部片の斜視図で
ある。
ある。
【図6】単一溝内の部片が相互に結合される態様を示す
部分側面図である。
部分側面図である。
【図7】図1に示したスペーサディスクの上部の部分斜
視図で、密封部片をスペーサディスク溝内に導入し得る
ように同溝に設けた開口を示す。
視図で、密封部片をスペーサディスク溝内に導入し得る
ように同溝に設けた開口を示す。
10 ガスタービンロータ構造体
18 前側ロータディスク
20 中間ロータディスク
22 後ろ側ロータディスク
30、32 スペーサディスク
38、38’ ダブテール溝
40 基面
42 テ−パ面
44 周面
46 密封部片
48 基部
50 底面
52 テ−パ面
54 部片上部
56 平面
60、60’ 上面
62 溝
68 開口
70 密封部片
72 底面
74、76 テ−パ面
78、80 フランジ
82 部片上部
84 歯形突起
86 溝
Claims (20)
- 【請求項1】 ガスタービンにおける1対のロータデ
ィスクの間にそれらとともに回転するように装着されそ
して外周面を有する環状スペーサディスクにおいて、複
数の横方向に整列する環状溝が前記外周面に形成され、
そして複数の密封部材が各環状溝内に着脱自在に保持さ
れ、前記密封部材は高温ガスが前記外周面の少なくとも
かなりの部分に直接衝突することを防ぐことにより熱シ
ールを構成するスペーサディスク。 - 【請求項2】 各密封部材は複数の互いに連結された
部片からなる請求項1記載のスペーサディスク。 - 【請求項3】 前記溝はダブテール溝として形成され
、各ダブテール溝は実質的に平らな底面と、テーパ付き
側面と、実質的に平らな上面とを有し、前記上面は前記
溝の隣合うものの間に延在する、請求項1記載のスペー
サディスク。 - 【請求項4】 各密封部材は基部を有し、この基部に
は実質的に平らな底面とテーパ付き側面が含まれ前記溝
のうちの関連する溝の前記の実質的に平らな底面とテー
パ付き側面とに比較的緩く係合するようになっており、
従って前記密封部材は第1および第2位置間を半径方向
に移動する、請求項3記載のスペーサディスク。 - 【請求項5】 各ダブテール溝に拡大開口を設けて前
記密封部材を挿入しやすくした請求項3記載のスペーサ
ディスク。 - 【請求項6】 各密封部材は前記基部と前記密封部材
の中心線とに対して対称的に配置した上部を含む、請求
項4記載のスペーサディスク。 - 【請求項7】 各密封部材は前記基部と前記密封部材
の中心線とに対して非対称的に配置した上部を含む、請
求項4記載のスペーサディスク。 - 【請求項8】 ガスタービン用スペーサディスクの回
転軸線に実質的に平行な環状周面を有するディスク本体
と、前記周面に形成されそして全周に沿って延在する複
数の実質的に平行な溝と、各溝内に着脱自在に保持され
た複数の密封部片とからなり、前記周面のほぼ全面が前
記複数の可動密封部片によって覆われているガスタービ
ン用スペーサディスク。 - 【請求項9】 前記密封部片はそれぞれ基部と上部と
を有し、この上部は高低外面形状を有する、請求項8記
載のスペーサディスク。 - 【請求項10】 前記基部は前記溝の断面形状に対し
て実質的に補完的な形状を有する、請求項9記載のスペ
ーサディスク。 - 【請求項11】 前記溝は実質的にダブテール形であ
る請求項10記載のスペーサディスク。 - 【請求項12】 前記密封部片は半径方向に引っ込ん
だ位置と半径方向に出張った位置との間を動き得る請求
項11記載のスペーサディスク。 - 【請求項13】 各部片上部は1対の水平方向向きの
密封表面と、前記上部内の中央に設けた周溝とを有する
、請求項9記載のスペーサディスク。 - 【請求項14】 各上部は傾斜した環状突起と、中央
にない環状溝とを含む、請求項9記載のスペーサディス
ク。 - 【請求項15】 各上部は、相異なるレベルにある1
対の横方向に延在する密封表面を有し、隣合う溝内の隣
合う密封部片が重なり合うようになっている、請求項9
記載のスペーサディスク。 - 【請求項16】 各上部は、前記部片の中心線に対し
て非対称の突起を含む、請求項15記載のスペーサディ
スク。 - 【請求項17】 ガスタービンの隣合うロータディス
ク間に装着するもので、複数の隣合う環状溝を設けた環
状周面を有するスペーサディスクであって、各溝に、前
記周面に対する高温ガスの直接衝突を阻止する熱障壁を
なしかつ前記周面に沿う軸方向ガス流を阻止する着脱自
在で交換可能な手段を設けたスペーサディスク。 - 【請求項18】 前記手段を前記溝に滑動自在にはめ
込んだ請求項17記載のスペーサディスク。 - 【請求項19】 前記手段は、前記溝間で重なり合う
ように配置された表面を有する、請求項18記載のスペ
ーサディスク。 - 【請求項20】 前記手段は前記溝間で向かい合うよ
うに配置された表面を有する、請求項18記載のスペー
サディスク。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/589,501 US5080556A (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Thermal seal for a gas turbine spacer disc |
US589,501 | 1990-09-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04255533A true JPH04255533A (ja) | 1992-09-10 |
Family
ID=24358277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3265472A Withdrawn JPH04255533A (ja) | 1990-09-28 | 1991-09-18 | ガスタービンスペーサディスク用熱シール |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5080556A (ja) |
EP (1) | EP0482758A1 (ja) |
JP (1) | JPH04255533A (ja) |
KR (1) | KR920006620A (ja) |
CN (1) | CN1060137A (ja) |
NO (1) | NO913808D0 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013139777A (ja) * | 2012-01-05 | 2013-07-18 | General Electric Co <Ge> | タービンロータリムシールの軸方向保持組立体 |
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