JPH07139305A - ラビリンスシール固定構造 - Google Patents

ラビリンスシール固定構造

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JPH07139305A
JPH07139305A JP28658693A JP28658693A JPH07139305A JP H07139305 A JPH07139305 A JP H07139305A JP 28658693 A JP28658693 A JP 28658693A JP 28658693 A JP28658693 A JP 28658693A JP H07139305 A JPH07139305 A JP H07139305A
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JP
Japan
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labyrinth seal
rotor
stator vane
working medium
medium gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP28658693A
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English (en)
Inventor
Yukihiro Otani
幸広 大谷
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ガスタービンエンジンの動翼の間
に設置される静翼と回転体との間に設置されるラビリン
スシールの固定構造に関する。温度変化による隙間変化
を防止するため、従来のラビリンスシールの回転体への
取付け構造は非常に複雑なものとなり、製作加工、およ
び取付作業に時間を要すると共に、高重量化する欠点が
あった。 【構成】 本発明は、円環形状をしたラビリンスシール
の両側部を固定するロータディスクの対向する側面に熱
膨張係数が大きく、摩擦係数の大きいOリングを側面が
露出する様に埋設して、Oリングの側面にラビリンスシ
ールの両側部を当接させて固定したものである。これに
より、ガスタービンエンジンを駆動する作動媒体ガスの
高温により、Oリングが膨張して、ラビリンスシールの
両側部をロータディスクの側面に強固に保持できる。ま
た、これにより取付け構造が非常に簡素化され、従来装
置の欠点が解消できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンエンジン
等、軸流回転機械に適用され、作動媒体ガスで回動する
軸流回転体と、これを包囲支持する外側ケースに設けた
静止部との間に設けられ、作動媒体ガスのシーリングを
行う、ラビリンスシールの固定構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のガスタービンエンジンにおける、
軸流回転体と、静止部であるステータベーンとの間で、
軸流回転体を駆動する作動媒体ガスのシールを行う、ラ
ビリンスシールの固定構造の例を図2に示す。このラビ
リンスシール固定構造は、特公平4−24527号に示
されているもので、軸流回転体は、図示省略した、外側
ケースの内部に設けられた軸受で支持された回転軸01
4と、回転軸014の外周に間隔を置いて突設された複
数のロータディスク01,02と、ロータディスク0
1,02の外周縁に植設され、回転軸014方向に流れ
る作動媒体ガスによって、回転軸014まわりの回転力
を発生させるロータブレード011,012、ロータデ
ィスク01,02の対向する側部から各々軸線方向に延
設され、先端部に形成されたフランジ部06,07を、
ボルト・ナット08で締結して連結された環状の袖部0
15,016、および、袖部015,016の外側に配
設された後述するラビリンスシール05で構成されてい
る。
【0003】また、ガスタービンエンジンの性能を最適
化する角度で配列され、ロータブレード011から流出
した作動媒体ガスを、ロータブレード012の列へ向わ
せるために、前記外側ケースの内周面にその基端が固定
され、先端が作動媒体ガスの通路を横切って、半径方向
内向きに延伸されたステータベーン013が設けられて
いる。そして、ガスタービンエンジン効率を確保するた
めに、ステータベーン013を通って流れた作動媒体ガ
スが、そのステータベーン013の先端(外周部)を巡
って、上流側へ流れないように、ステータベーン013
先端(内周面)に設置されたシールランド010に対向
するナイフエッジ09が植設され、両側部をロータディ
スク01,02の側部と間隙A’を置いて配置したラビ
リンスシール05が設けられている。さらに、ガスター
ビンエンジン運転時における、前記ラビリンスシール0
5の半径方向外方への移動の抑制と、中央スパン位置の
拘束のために、ロータディスク02の袖部016の外周
面、およびラビリンスシール05内周面に、各々フック
0103,0104が設けられ相互に噛み合わされてい
る。また、ラビリンスシール05とロータディスク0
1,02との相対的な回動を止めるためにラビリンスシ
ール05側部のロータディスク02側部への当接部に
は、スプライン形式結合部0102が設けられている。
【0004】この様に、従来の軸流回転体と静止部との
間に、作動媒体ガスの漏洩を低減するラビリンスシール
05を、ロータディスク01,02に固定するために
は、ラビリンスシール05の外周面に配設されたナイフ
エッジ09の先端と、シールランド010の間隔が温度
変化によって変わらず、さらに、ラビリンスシール05
とロータディスク01,02の相対移動が生じない様に
しなければならず、このためラビリンスシール05、お
よびロータディスクが複雑な構造になり、その加工、お
よびラビリンスシールのロータディスクへの取付けに困
難が伴うとともに、高重量化を来す不具合がある。
【0005】最近のガスタービンエンジンでは、作動媒
体ガスのガスシール装置の重さによるエンジン性能への
不利な影響を最小限とするために、ラビリンスシールの
重さを減ずることが、特に望まれている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、軸流回転体
とステータベーン間の作動媒体ガスのシールを行うラビ
リンスシールの固定構造を軽量化できるとともに、簡素
な構成にして、ロータディスクおよびラビリンスシール
の加工、組立てを簡略化できるラビリンスシール固定構
造を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため、本発明のラビ
リンスシール固定構造は、次の手段とした。
【0008】ラビリンスシールが配設される2つのロー
タディスクの対向する両側面に凹部を形成し、該凹部に
摩擦係数、並びに熱膨張係数の大きい材料で形成された
Oリングを嵌入し、円環状に形成されたラビリンスシー
ルの両側端が高温の作動媒体ガスが導入されたとき、O
リングの対向する側面に圧接されるように、ラビリンス
シールをOリングの間に挿嵌した。
【0009】
【作用】本発明のラビリンスシール固定構造は、上述の
手段により、高温度の作動媒体ガスにさらされたロータ
ディスク、ロータブレードおよびラビリンスシールの温
度が上昇し、これに伴って、Oリングの温度も上昇する
が、Oリングは熱膨張係数が大きく、摩擦係数の大きい
材料で形成されているので、Oリングとロータディス
ク、ならびにOリングとラビリンスシールの間に熱膨張
による面圧およびこれに伴う摩擦力が発生する。したが
って、この摩擦力によってラビリンスシールの回転なら
びに軸線方向のすべりが拘束されることになる。また、
ラビリンスシールとロータディスクの係合は、簡素な構
造にでき、それ等の製作加工、および組立が簡略化でき
るとともに、構造の簡素化に伴い軽量化でき、軸流回転
機械の性能向上に寄与する。
【0010】
【実施例】以下、本発明のラビリンスシール固定構造に
ついて、実施例を図面を用いて説明する。図1は、本発
明のラビリンスシール固定構造の一実施例を示す縦断面
図である。図1において、1,2は軸流回転体の軸線に
沿って、回転軸14に隔設されたロータディスク、3,
4はロータディスク1,2の対向する側面に凹設された
溝15,16に嵌入された、熱膨張係数が大きく、また
摩擦係数の大きい材料で作られたOリングである。
【0011】Oリングの材料としては、ロータディスク
1,2に使用されている材料の熱膨張係数が13×10
-6/℃程度であること、並びに摩擦係数を考慮して、無
酸素銅(JIS規格C1020X、線熱膨張係数17.
7×10-6/℃)、黄銅(C2801P.R、20.8
×10-6/℃)、アルミニウム合金(A7075P、2
5.9×10-6/℃)等が好適である。
【0012】5,6はロータディスク1,2に形成され
た溝15,16の外周側に、軸線方向に設けられたフラ
ンジである。7,8は溝15,16の内周側に設けられ
た袖部で、袖部7,8は、軸線方向に延伸され先端部に
フランジ部9,10が形成され、そのフランジ部9,1
0をボルト・ナット11で締結することにより、ロータ
ディスク1,2の間隔が変るのを防止するとともに、作
動媒体ガスの高温から回転軸14等を保護する効果も有
する。12,13はロータディスク1,2の外周縁に植
設されたロータブレードで、流入する作動媒体ガスによ
り回転軸14まわりの回転力を発生させる。
【0013】15は、回転軸14、ロータディスク1,
2、ロータブレード12,13等からなる軸流回転体を
包囲し、また前記回転軸14を支持する軸受を具える、
図示しない、外側ケースの内周面に、その基端が固定さ
れ、その先端がロータディスク1,2の中間部に突入す
るよう、外側ケースから半径方向内方向に設けられ、ロ
ータブレード12から流出した作動媒体ガスを、作動に
好適な角度でロータブレード13に流入させるようにし
たステータベーンである。ステータベーン15の先端、
即ち内周面、にはハニカム材料等で形成されたシールラ
ンド16が設けられている。
【0014】17は、円環状に形成され、ステータベー
ン15を通過した作動媒体ガスが、ステータベーン15
の内周面を通って上流側に流出しないように設けたラビ
リンスシールで、ラビリンスシール17の外周面には、
シールランド16に対向してナイフエッジが形成されて
いる。ナイフエッジ18の先端とシールランド16の内
周面との間には、接触による破壊を防止すると共に、作
動媒体ガスの流通を可能な限り低減できる、隙間が形成
されている。また、ラビリンスシール17の両側部は、
前記Oリング3,4の対向する側面にそれぞれ当接し、
さらに両側部の外周面は前記フランジ5,6に当接し
て、Oリング3,4の間に固定されている。さらに、ラ
ビリンスシール17の一端部には、外周面から外側に延
ばされたウェブ19が形成されており、ウェブ19の先
端をロータブレード13の翼根部に当接させて、ラビリ
ンスシール17の半径方向の変形を防止している。
【0015】本実施例は、上述のように構成されるの
で、従来構造において設けられている、ラビリンスシー
ル05、およびロータディスク0102の袖部015,
016に設けられているフック0103,0104をな
くすことができ、ラビリンスシール17の軽量化を達成
するとともに、従来構造において、加工、組立てを複雑
なものにしていた、スプライン形式結合部0102をな
くすことができるのでラビリンスシール17、およびロ
ータディスク1,2の加工、および組立ての簡略化を達
成できる。
【0016】さらに、従来構造において、前記のフック
0103,0104ならびにスプライン形式結合部01
02が果していた機能を、これらの要素を取除いた構造
で達成できるために、従来ロータディスク0102とラ
ビリンスシール05の間に設けていた間隙部(図2の
A’部)に摩擦係数および線膨張係数の大きい材料から
成るOリング15を挿入することによって、ラビリンス
シール固定構造に関する問題を解決できる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のラビリン
スシール固定構造は、図2に示したような、従来構造に
みられるラビリンスシールに係る複雑な構造を適用する
ことなく、軸流回転機械の運転時における軸流回転体の
温度上昇に伴う、ラビリンスシールとロータディスクの
間隙に挿入されたOリングの熱膨張によって、ラビリン
スシールを完全に固定することができる。
【0018】さらに、従来構造で設けられていたフッ
ク、ならびにスプライン形式結合部が不要となり、ラビ
リンスシールの軽量化ができると共に、ラビリンスシー
ル、ロータディスクの加工、組立てが非常に簡略化でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のラビリンスシール固定構造の1実施例
を示す縦断面図。
【図2】従来のラビリンスシール固定構造を示す縦断面
図である。
【符号の説明】 1,2 ロータディスク 3,4 Oリング 5,6 フランジ 7,8 袖部 9,10 フランジ部 11 ボルト・ナット 12,13 ロータブレード 14 回転軸 15,16 溝 17 ラビリンスシール 18 ナイフエッジ 19 ウェブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸流回転体の軸線に沿って隔設された2
    つのロータディスクの中間位置に前記軸流回転体を包囲
    する外側ケースから半径方向内向きに延伸したステータ
    ベーンの内周と、前記軸流回転体との間に設置され、前
    記ステータベーンの内周に向けて配設したナイフエッジ
    を外周面に具え、作動媒体ガスの流通を低減する円環状
    のラビリンスシールを前記ロータディスクに固定する構
    造において、前記ラビリンスシールの両側部を、前記ロ
    ータディスクの対向する側部に埋設され、摩擦係数並び
    に熱膨張係数の大きい材料で形成された、Oリングの側
    面に挿嵌したことを特徴とするラビリンスシール固定構
    造。
JP28658693A 1993-11-16 1993-11-16 ラビリンスシール固定構造 Withdrawn JPH07139305A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20010130