JPH10274004A - ガスタービンエンジン用静翼アセンブリ及びその密封方法 - Google Patents
ガスタービンエンジン用静翼アセンブリ及びその密封方法Info
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- JPH10274004A JPH10274004A JP10090763A JP9076398A JPH10274004A JP H10274004 A JPH10274004 A JP H10274004A JP 10090763 A JP10090763 A JP 10090763A JP 9076398 A JP9076398 A JP 9076398A JP H10274004 A JPH10274004 A JP H10274004A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
いて、冷却空気の漏洩を最少にしてエンジンの性能を改
善せしめること。 【解決手段】 ガスタービンエンジン用静翼アセンブリ
12は、シールリング24を包含する。シールリング2
4は、その本体42の軸方向表面46から外側に延びる
アブレイダブル当接パッド44を包含する。シールリン
グ24は、静翼セグメントのプラットフォーム28に非
常に接近して位置するようにして、エンジン内の非回転
部材に取付けられる。アブレイダブル当接パッド44
は、静翼セグメントの方向にシールリングの本体42か
ら外側に延びている。独立する静翼セグメントとアブレ
イダブル当接パッド44との間の接触及びそれ故摩擦は
アブレイダブル当接パッド44を摩滅させ、これにより
この摩滅が反映されてアブレイダブル当接パッドに接触
する静翼セグメントのシール表面を作る。
Description
ンジンに関し、より詳細には、ガスタービンエンジンの
静翼アセンブリに関する。
ン、圧縮機セクション及びタービンセクションは、典型
的に、複数のロータすなわち動翼アセンブリと、複数の
ステータすなわち静翼アセンブリとを包含する。動翼ア
センブリは、回転軸線のまわりを回転できるようにディ
スクに取付けられている複数の動翼を有する。静翼アセ
ンブリは複数の静翼セグメントを包含し、これらの静翼
アセンブリは環状構体に配置されていると共に、回転軸
線上に中心決めされ、かつ内側支持リングと外側ケース
又は外側支持リングとの間に半径方向に設けられてい
る。動翼アセンブリは、圧縮機内の中心ガス流れに仕事
を与え、それからタービン内の中心ガス流れから仕事を
取出す。静翼アセンブリは、中心ガス流れを動翼アセン
ブリ内に案内し又は動翼アセンブリから出るのを案内す
ることにより効率を改善せしめる。
及び燃焼器内で加えられたエネルギは、中心ガス流れに
十分な熱エネルギを発生せしめ、このため中心ガス流れ
通路での冷却が必要とされている。この冷却は、冷却空
気を中心ガス流れ通路内又は中心ガス流れ通路に隣接す
る静翼、壁及び/又は動翼に形成されている穴を通過さ
せることにより、行われる。この場合、冷却空気の圧力
は、中心ガス流れの圧力よりも高いので、冷却空気を、
冷却穴を通すように押し進める。しかしながら、当業者
であれば、上記圧力は、また、冷却空気を好ましくない
漏洩通路を通すように押し進め、これにより冷却目的の
ために必要とされるよりも多くの冷却空気が用いられる
ことを認識されよう。
接する静止部材(例えば、内側静翼支持体、内側シール
フープ、外側ケース、又は外側静翼支持体)との間に作
られる漏洩通路は、静翼アセンブリに最も強く要求され
るシールの問題を生じせしめる。ブラシシール及び“バ
ットエンド(butt end)”シールは、静翼セグメントと
この静翼セグメントに隣接する静止部材との間の漏洩を
最小にするために現在用いられている2つの形式のシー
ルである。ブラシシールは、静翼セグメントと静止部材
との間の相対的移動に適応し、それ故有効なシールを提
供するが、しかし、禁止的な価格である。他方、現在用
いられているバットエンドシールは、漏洩を阻止するね
じり漏洩通路を作ることによりシールする。現在用いら
れているバッドエンドシールは、ブラシシールよりも高
価でないが、しかし、相対的移動にうまく適応してシー
ルすることができないものである。すなわち、現在用い
られているバットエンドシールの欠点は、荷重の下で互
いに隣接する静翼セグメントのミスアラインメントに適
当に適応することができないことにある。特に、中心ガ
ス流れは不均一な態様で静翼セグメントを荷重せしめ、
これにより独立する静翼セグメントが曲がり、バットエ
ンドシールとその特定の静翼セグンメントとの間に隙間
を作る。
シールは、静翼セグメントに存在する製作公差の違いを
考慮していない。すなわち、各静翼セグメントの外側プ
ラットフォームの軸方向長さは、例えば、所定の公差の
範囲内の寸法に機械加工される。そして、多くの場合に
おいて、静翼セグメントの環状構体のアセンブリは、公
差のために異なる軸方向長さを持つ、静翼セグメントの
外側プラットフォームを有する。したがって、バットエ
ンドシールと外側プラットフォームの軸方向表面との間
の隙間の大きさは、外側プラットフォームの軸方向長さ
の差に直接関連する量により変わる。最悪の場合のシナ
リオは、少数の静翼セグメントが最大軸方向長さ(すな
わち、公差の範囲内で許容しうる最大寸法)を持つ外側
プラットフォームを有し、残りの静翼セグメントが最小
の軸方向長さ(すなわち、公差の範囲内で許容しうる最
小寸法)を持つ外側プラットフォームを有することであ
る。これらの最小長さの静翼セグメント間の隙間は漏洩
通路を非常に大きくし、また最大のプラットフォーム軸
方向長さの静翼セグメントはバットエンドシールに接触
し、バットエンドシールが隙間を閉鎖するのを妨げる。
スタービンエンジン内の静止部材との間をシールをする
ために改良された装置を有する静翼アセンブリが要望さ
れている。
れたものである。したがって、本発明の目的は、冷却空
気の漏洩を最小にすることにより、エンジンの性能を改
善せしめるガスタービンエンジン用静翼アセンブリを提
供することにある。
動に適応するシール装置を有する静翼アセンブリを提供
することにある。
の機械加工公差に適応するシール装置を有する静翼アセ
ンブリを提供することにある。
をシールする、それほど高価でない装置を提供すること
にある。
によれば、次に述べるようなガスタービン用静翼アセン
ブリが提供される。すなわち、ガスタービンエンジン用
静翼アセンブリは複数の静翼セグメントと、シールリン
グとを包含する。各静翼セグメントは、外側プラットフ
ォームと、内側プラットフォームと、これらの内外側プ
ラットフォーム間に延びているエアフォイルとを有す
る。これらの静翼セグメントは、その本体の軸方向表面
から外側に延びているアブレイダブル当接パッドを包含
する。シールリングは、静翼セグメントに非常に接近し
て位置するようにして、エンジン内の非回転部材に取付
けられる。アブレイダブル当接パッドは、静翼セグメン
トの方向にシールリングの本体から外側に延びている。
独立する静翼セグメントとアブレイダブル当接パッドと
の間の接触及びそれ故摩擦はアブレイダブル当接パッド
を摩滅させ、これによりこの摩滅が反映されてアブレイ
ダブル当接パッドに接触する静翼セグメントの各々のシ
ール表面を作る。
リが冷却空気の漏洩を最小にすることによりエンジンの
性能を改善せしめることである。すなわち、静翼セグメ
ントの移動はアブレイダブル当接パッドのカスタムシー
ル表面を摩滅させる。例えば、もし中心ガス流れが静翼
セグメントを曲げる場合には、アブレイダブル当接パッ
ドがその曲げをもたらすように摩滅し、これによりシー
ルリングと静翼セグメントとの間の隙間を最小にする。
グメントの機械加工公差に適応することである。すなわ
ち、本発明のアブレイダブル当接パッドは、シールリン
グに接触する静翼セグメント表面の寸法変化に適応し、
これによりシールリングと静翼セグメントとの間に存在
する漏洩通路を最小にする。
をシールする、それほど高価でない装置が提供されるこ
とである。
添付図面を参照して述べる下記の本発明の最良の形態の
実施例についての詳細な説明から一層明らかになるであ
ろう。
は燃焼器10と、タービン入口案内ベーンアセンブリ1
2と、外側ケース16内に半径方向に設けられた第1段
ロータ14とを包含する。この第1段ロータ14は、軸
線まわりを回転可能なディスク18と、このディスク1
8の外周まわりに分配された複数の動翼20とを包含す
る。タービン入口案内ベーンアセンブリ12は、複数の
静翼セグメント22と、外側シールリング24と、内側
シールリング26とを包含する。各静翼セグメント22
は、外側プラットフォーム28と、内側プラットフォー
ム30と、これらの内外側プラットフォーム28、30
間に延びている少なくともひとつのエアフォイル32と
を包含する。これらの静翼セグメント22は、集合して
環状構体を形成する。各静翼セグメント22の外側プラ
ットフォーム28は、外側取付けフランジ34を包含す
る。この外側取付けフランジ34は、外側支持リング3
6内に受け入れられ、それから外側ケース16に固定さ
れる。各静翼セグメント22の内側プラットフォーム3
0は、内側取付けフランジ38を包含する。この内側取
付けフランジ38は、エンジンの回転軸線上に中心が置
かれた内側支持リング40に取付けられている。
れる内側シールリング26及び外側シールリング24の
各々は、本体42と、この本体42の軸方向表面46か
ら外側に延びるアブレイダブル当接パッド44とを包含
する。説明のために、図2〜図4は外側シールリング2
4を拡大して示している。アブレイダブル当接パッド4
4は、このパッド44が接触するであろう部材の硬さよ
りも小さい硬さを有する部材から成る。このアブレイダ
ブル当接パッド44の硬さの範囲はその適用に依存する
が、しかし、すべての場合において、パッド44はこの
パッド44に接触する部材の好ましくない摩耗を防止す
るのに十分なほど軟らかいものとされる。第1の実施例
(図2)においては、アブレイダブル当接パッド44は
本体42の軸方向表面46に結合されている。第2の実
施例(図3)においては、アブレイダブル当接パッド4
4は本体42の軸方向表面46に一体に形成されてい
る。この実施例においては、本体42の軸方向表面46
は更にシールリング本体42の硬さよりも相当大きい硬
さを有する停止部48を包含し、この停止部48はアブ
レイダブル当接パッド44の内側で軸方向に軸方向表面
46の一部分に結合されている。パッド44の著しい摩
滅はパッド44と停止部48が実質的に同一平面になる
ことを生じさせ、この時点で上記部材は停止部48に接
触し、シールリング24、26の軸方向表面46が更に
摩滅するのを防止する。第3の実施例(図4)において
は、アブレイダブル当接パッド44は、本体42の軸方
向表面46に取付けられた取外し可能及び取替え可能な
リング50であり、このリング50は本体42の軸方向
表面46から外側に延びている。このアブレイダブルリ
ング50を本体42に取付けるのに適当な方法として
は、圧入、機械的締付け、ろう付け及び他の公知の取付
け手段がある。
シールリング24は、タービン入口案内ベーンアセンブ
リ12の静翼セグメント22の外側プラットフォーム2
8に非常に接近して燃焼器10の後方端52に取付けら
れている。内側シールリング26は、静翼セグメント2
2の内側プラットフォーム30に隣接して、燃焼器10
内に半径方向に設けられている燃焼器支持リング54に
取付けられている。タービン入口案内ベーンアセンブリ
12と同様に、燃焼器10も、また燃焼器支持リング5
4も回転しない。シールリング24、26と内側及び外
側プラットフォーム30、28との間に隙間を設け、許
容組立て、熱成長などに適応できるようにすることがで
きる。
選択的な実施例が示され、この実施例は第1段ロータ5
8と第2段ロータ60との間に設けられている第2段の
タービン静翼アセンブリ56に用いられている。この静
翼センブリ56は上述した静翼セグメント22と同様な
複数の静翼セグメント61を包含し、これらの静翼セグ
メント61は集合して環状構体を形成する。シールリン
グ62が、静翼セグメント61の内側プラットフォーム
64の内側で半径方向に設けられ、第1段ロータ58に
隣接する第1の環状領域66と第2段ロータ60に隣接
する第2の環状領域68との間の圧力差を維持するのに
用いられている。このシールリング62は、外側フラン
ジ72と内側フランジ74とを包含する。外側フランジ
72は、回転を防止せしめるスプライン(図示せず)
と、上述したアブレイダブル当接パッド44と同様なア
ブレイダブル当接パッド76(図6)を包含し、この当
接パッド76には前述した種々の例が包含されるもので
ある。そして、ハニカムパッド78がナイフエッジシー
ルブレード80と一緒に用いるために内側フランジ74
に取付けられている。上記スプラインは、外側フランジ
72に設けられ、内側プラットフォーム64の下に延び
ている内側取付けフランジ82に、軸方向に摺動可能に
受け入れられている。また、外側フランジ72から外側
に延びるタブ(図示せず)が、内側取付けフランジ82
に関してのシールリング62の軸方向移動を制限してい
る。第1段ロータ58に隣接する第1の環状領域66
(圧力はP1である)と第2段ロータ60に隣接する第
2の環状領域68(圧力はP2である)との間の圧力差
は、シールリング62のアブレイダブル当接パッド76
を付勢して、内側取付けフランジ82の後方アーム84
に接触せしめる(P1>P2)。
の作動において、静翼セグメント22、61に作用する
中心ガス流れは、静翼セグメント21、61を熱的に成
長させ、また振動させ、及び/又は移動せしめる。本発
明によるシールリング24、26、61は、独立する静
翼セグメント22、61がこれらのシールリング24、
26、62に取付けられているアブレイダブル当接パッ
ド44、76が摩滅するのを許すことにより、このよう
な静翼セグメント22、61の熱的成長、振動及び移動
に適応する。これらのシールリング24、26、62
は、したがって、冷却空気が通過して中心ガス流れに入
ってしまう漏洩通路をより少なく及び/又はより小さく
し、これにより好ましくない漏洩のためによる冷却空気
の損失量を最少にせしめる。
述してきたけれども、本発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなく、その形態及び詳細においてさまざま変更でき
ることは当業者にとって理解されるであろう。例えば、
適用に依存して、停止部48をシールリング24、2
6、62の軸方向表面46に固定し、この停止部48に
アブレイダブル当接パッド44、76を固定することが
望まれることもある。この実施例においては、停止部4
8は静翼セグメント22、61がシールリング24、6
2の本体42を摩滅することを防止する。
のタービン入口案内ベーンを示す略図である。
第1実施例を示す拡大部分図である。
第2実施例を示す拡大部分図である。
第3実施例を示す拡大部分図である。
ビンロータの後方及び第2段タービンロータの前方に設
けられている第2段のタービン静翼アセンブリを示す略
図である。
である。
Claims (10)
- 【請求項1】ガスタービンエンジン用静翼アセンブリに
おいて、複数の静翼セグメントと、タービンエンジン内
の非回転部材に取付けられたシールリングとを包含し、
前記静翼セグメントの各々が外側プラットフォームと、
内側プラットフォームと、これらの内外側プラットフォ
ーム間に延びているエアフォイルとを有すると共に、こ
れらの静翼セグメントが集合して環状構体を形成し、か
つ前記シーリングが本体と、アブレイダブル当接パッド
とを有し、このアブレイダブル当接パッドが前記静翼セ
グメントに非常に接近して位置して、前記シーリングの
軸方向表面から外側に延びており、前記静翼セグメント
の各々と前記アブレイダブル当接パッドとの間の接触及
びそれ故摩擦が前記アブレイダブル当接パッドを摩滅さ
せ、これによりこの摩滅が反映されて前記アブレイダブ
ル当接パッドに接触する前記静翼セグメントの各々のシ
ール表面を作るようにしたことを特徴とするガスタービ
ンエンジン用静翼アセンブリ。 - 【請求項2】請求項1記載のガスタービンエンジン用静
翼アセンブリにおいて、前記アブレイダブル当接パッド
が前記静翼セグメントの前記内側プラットフォーム及び
前記外側プラットフォームの一方に整列されているガス
タービンエンジン用静翼アセンブリ。 - 【請求項3】請求項1記載のガスタービンエンジン用静
翼アセンブリにおいて、前記アブレイダブル当接パッド
が前記シールリングの前記軸方向表面に結合されている
ガスタービンエンジン用静翼アセンブリ。 - 【請求項4】請求項3記載のガスタービンエンジン用静
翼アセンブリにおいて、前記アブレイダブル当接パッド
が前記静翼セグメントの前記内側プラットフォーム及び
前記外側プラットフォームの一方に整列されているガス
タービンエンジン用静翼アセンブリ。 - 【請求項5】請求項1記載のガスタービンエンジン用静
翼アセンブリにおいて、更に、前記シーリングの前記軸
方向表面に取付けられた停止部を包含し、この停止部
が、前記アブレイダブル当接パッドが前記軸方向表面か
ら外側に軸方向に延びている距離よりも小さい距離でも
って前記軸方向表面から外側に軸方向に延びているガス
タービンエジン用静翼アセンブリ。 - 【請求項6】請求項5記載のガスタービンエンジン用静
翼アセンブリにおいて、前記アブレイダブル当接パッド
が前記静翼セグメントの前記内側プラットフォーム及び
前記外側プラットフォームの一方に整列されているガス
タービンエンジン用静翼アセンブリ。 - 【請求項7】請求項6記載のガスタービンエンジン用静
翼アセンブリにおいて、前記停止部が、前記アブレイダ
ブル当接パッドに隣接して前記軸方向表面に取付けられ
ているガスタービンエジン用静翼アセンブリ。 - 【請求項8】請求項1記載のガスタービンエンジン用静
翼アセンブリにおいて、前記アブレイダブル当接パッド
が前記シールリングの前記本体に取付けられた取外し可
能及び取替え可能なリングであるガスタービンエジン用
静翼アセンブリ。 - 【請求項9】請求項8記載のガスタービンエンジン用静
翼アセンブリにおいて、前記アブレイダブル当接パッド
が前記静翼セグメントの前記内側プラットフォーム及び
前記外側プラットフォームの一方に整列されているガス
タービンエジン用静翼アセンブリ。 - 【請求項10】ガスタービンエンジン用静翼アセンブリ
を密封する方法において、 各々が外側プラットフォームと、内側プラットフォーム
と、これらの内外側プラットフォーム間に延びているエ
アフォイルとを有し、集合して環状構体を形成する複数
の静翼セグメントを有する静翼アセンブリを設ける段階
と、 本体と、この本体の軸方向表面から外側に延びているア
ブレイダブル当接パッドとを包含するシールリングを、
前記静翼セグメントとガスタービンエンジンの静止部材
との間に配置する段階と、 前記アブレイダブル当接パッドを前記静翼セグメントに
非常に接近せしめるようにして、前記シールリングをガ
スタービンの非回転部材に取付ける段階と、前記アブレ
イダブル当接パッドを前記静翼セグメントに接触せしめ
るように偏倚する段階と、 前記アブレイダブル当接パッドを前記静翼セグメントで
もって摩滅せしめ、これによりこの摩滅が反映されて前
記アブレイダブル当接パッドに接触する前記静翼セグメ
ントの各々のシール表面を作る段階と、 を包含することを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
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JPH10274004A true JPH10274004A (ja) | 1998-10-13 |
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ID=25237267
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JP (1) | JPH10274004A (ja) |
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