JPH1113404A - 動翼の翼端シール機構 - Google Patents
動翼の翼端シール機構Info
- Publication number
- JPH1113404A JPH1113404A JP16852597A JP16852597A JPH1113404A JP H1113404 A JPH1113404 A JP H1113404A JP 16852597 A JP16852597 A JP 16852597A JP 16852597 A JP16852597 A JP 16852597A JP H1113404 A JPH1113404 A JP H1113404A
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- JP
- Japan
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- fin
- honeycomb
- tip
- spring
- seal
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シュラウド付き動翼を備えた回転機械におい
て、シュラウドフィンとシール部材との間のチップクリ
アランスを、非定常時における動翼の熱変形に影響され
ることなく、常時ゼロあるいは最小限に保持可能とし
て、チップクリアランス部からのガスの漏洩を減少せし
め、回転機械の効率を向上せしめることにある。 【解決手段】 外周端にシュラウドを有する動翼を備え
た回転機械において、上記シュラウドを中空に形成し、
同中空部内にバネによって支持され同バネの弾力に抗し
て半径方向に変位可能なフィンを設け、同フィンの外周
縁をケーシングの内周に取付けられたシール部材に当接
可能に構成した翼端シール機構を備える。
て、シュラウドフィンとシール部材との間のチップクリ
アランスを、非定常時における動翼の熱変形に影響され
ることなく、常時ゼロあるいは最小限に保持可能とし
て、チップクリアランス部からのガスの漏洩を減少せし
め、回転機械の効率を向上せしめることにある。 【解決手段】 外周端にシュラウドを有する動翼を備え
た回転機械において、上記シュラウドを中空に形成し、
同中空部内にバネによって支持され同バネの弾力に抗し
て半径方向に変位可能なフィンを設け、同フィンの外周
縁をケーシングの内周に取付けられたシール部材に当接
可能に構成した翼端シール機構を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン、蒸気
タービン等、シュラウド付き動翼を備えた回転機械にお
いて、動翼の外周端のガスシールを行なう翼端シール機
構に関する。
タービン等、シュラウド付き動翼を備えた回転機械にお
いて、動翼の外周端のガスシールを行なう翼端シール機
構に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンにおいては、その３段目〜
４段目の動翼に、外周端にシュラウドを有する動翼が採
用されることがある。図２〜図３には、上記シュラウド
付き動翼を備えたガスタービンの動翼翼端ガスシール機
構の従来の１例が示されている。
４段目の動翼に、外周端にシュラウドを有する動翼が採
用されることがある。図２〜図３には、上記シュラウド
付き動翼を備えたガスタービンの動翼翼端ガスシール機
構の従来の１例が示されている。
【０００３】図２〜図３において、１は動翼であり、タ
ービンロータのディスク（図示省略）に円周方向等間隔
に複数植設されて回転せしめられる。上記動翼１の外周
端にはシュラウド１２が一体に形成され、また、同シュ
ラウド１２は外周に先端が尖ったフィン１３が形成され
ている。
ービンロータのディスク（図示省略）に円周方向等間隔
に複数植設されて回転せしめられる。上記動翼１の外周
端にはシュラウド１２が一体に形成され、また、同シュ
ラウド１２は外周に先端が尖ったフィン１３が形成され
ている。
【０００４】一方、タービンのケーシング５の内周には
シール部材としてのハニカムシール６が固着されてい
る。同ハニカムシール６は、図３にその概略を示すよう
に、蜂の巣状（ハニカム状）に形成された薄肉構造のシ
ール部材であり、動翼１とともに回転する上記フィン１
３の先端１３ａと上記ハニカムシール６とが接触する
と、フィン１３によりハニカムシール６自体が削り落さ
れ、フィン１３及びこれが形成される動翼１を破損から
保護するようになっている。即ち上記フィン１３の外周
とハニカムシール６の内周との間にはガスの漏洩抑制の
ための微小な間隙即ちチップクリアランスＣが形成され
ており、動翼１側とケーシング５側との熱膨張差等によ
り、上記チップクリアランスＣが削減しても、フィン１
３の先端１３ａが上記ハニカムシール６のハニカム端縁
６ａに接触することにより、同ハニカム端縁６ａが削り
取られ、動翼１及びケーシング５の損傷が回避される。
シール部材としてのハニカムシール６が固着されてい
る。同ハニカムシール６は、図３にその概略を示すよう
に、蜂の巣状（ハニカム状）に形成された薄肉構造のシ
ール部材であり、動翼１とともに回転する上記フィン１
３の先端１３ａと上記ハニカムシール６とが接触する
と、フィン１３によりハニカムシール６自体が削り落さ
れ、フィン１３及びこれが形成される動翼１を破損から
保護するようになっている。即ち上記フィン１３の外周
とハニカムシール６の内周との間にはガスの漏洩抑制の
ための微小な間隙即ちチップクリアランスＣが形成され
ており、動翼１側とケーシング５側との熱膨張差等によ
り、上記チップクリアランスＣが削減しても、フィン１
３の先端１３ａが上記ハニカムシール６のハニカム端縁
６ａに接触することにより、同ハニカム端縁６ａが削り
取られ、動翼１及びケーシング５の損傷が回避される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記ガスタービンにお
いては、上記チップクリアランスＣを極力小さくして同
クリアランスＣ部からのガスの漏洩を少なくして効率の
低下を阻止することが望まれるが、通常は起動後の負荷
の急増等の非定常時における動翼１の熱膨張による上記
シュラウド１２のフィン１３の先端の損傷やハニカムシ
ール６の破損を防止するため、上記チップクリアランス
Ｃは余裕を持ってやや大き目に設定している。
いては、上記チップクリアランスＣを極力小さくして同
クリアランスＣ部からのガスの漏洩を少なくして効率の
低下を阻止することが望まれるが、通常は起動後の負荷
の急増等の非定常時における動翼１の熱膨張による上記
シュラウド１２のフィン１３の先端の損傷やハニカムシ
ール６の破損を防止するため、上記チップクリアランス
Ｃは余裕を持ってやや大き目に設定している。
【０００６】このため、上記従来の翼端シール機構を備
えたガスタービンにおいては、上記チップクリアランス
Ｃ部分からのガスの漏洩量が必然的に多くならざるを得
ず、ガスタービン効率低下の一因となっていた。
えたガスタービンにおいては、上記チップクリアランス
Ｃ部分からのガスの漏洩量が必然的に多くならざるを得
ず、ガスタービン効率低下の一因となっていた。
【０００７】本発明の目的は、シュラウド付き動翼を備
えた回転機械において、シュラウドフィンとシール部材
との間のチップクリアランスを、非定常時における動翼
の熱変形に影響されることなく、常時ゼロあるいは最小
限に保持可能として、チップクリアランス部からのガス
の漏洩を減少せしめ、回転機械の効率を向上せしめるこ
とにある。
えた回転機械において、シュラウドフィンとシール部材
との間のチップクリアランスを、非定常時における動翼
の熱変形に影響されることなく、常時ゼロあるいは最小
限に保持可能として、チップクリアランス部からのガス
の漏洩を減少せしめ、回転機械の効率を向上せしめるこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するもので、その要旨とする手段は、外周端にシュラ
ウドを有する動翼を備えた回転機械において、上記シュ
ラウドを中空に形成し、同中空部内に、バネによって支
持され、同バネの弾力に抗して半径方向に変位可能なフ
ィンを設け、同フィンの外周縁をケーシングの内周に取
付けられたシール部材に当接可能に構成したことを特徴
とする動翼の翼端シール機構にある。
決するもので、その要旨とする手段は、外周端にシュラ
ウドを有する動翼を備えた回転機械において、上記シュ
ラウドを中空に形成し、同中空部内に、バネによって支
持され、同バネの弾力に抗して半径方向に変位可能なフ
ィンを設け、同フィンの外周縁をケーシングの内周に取
付けられたシール部材に当接可能に構成したことを特徴
とする動翼の翼端シール機構にある。
【０００９】上記手段によれば、動翼頂部のシュラウド
に設けられたフィンは、同シュラウドの中空部内に設け
られたバネの弾力によって常時半径方向に押し出され、
その先端がハニカムシール等のシール部材の内周面に、
上記バネのバネ定数及び取付荷重で決まる軽微な力で以
って当接せしめられている。
に設けられたフィンは、同シュラウドの中空部内に設け
られたバネの弾力によって常時半径方向に押し出され、
その先端がハニカムシール等のシール部材の内周面に、
上記バネのバネ定数及び取付荷重で決まる軽微な力で以
って当接せしめられている。
【００１０】このため、停止時に上記フィンとシール部
材とを当接状態に設定しても、回転機械の運転中、動翼
がその熱膨張によって半径方向に伸長すると、上記バネ
の弾力によるフィンとシール部材との間の押付力が微量
増加するのみで、上記フィンはシール部材の内周に軽微
な力で当接された状態を保持する。
材とを当接状態に設定しても、回転機械の運転中、動翼
がその熱膨張によって半径方向に伸長すると、上記バネ
の弾力によるフィンとシール部材との間の押付力が微量
増加するのみで、上記フィンはシール部材の内周に軽微
な力で当接された状態を保持する。
【００１１】従って上記フィンの先端とシール部材とは
上記バネによる軽微な力で常時当接されることとなり、
上記チップクリアランスはゼロ（フィンによりシール部
材の内周が削り落されたときには、微小なクリアランス
が形成されることもある）となり、同チップクリアラン
ス部からのガスの漏洩が従来のものに較べて大幅に減少
される。また、フィンとシール部材とはバネの強さを適
宜設定することにより軽微な力で当接可能となっている
ので、シール部材の当接面に上記フィンとの当接によっ
て過大な削り込みの発生が回避され、シール部材の寿命
も延長される。
上記バネによる軽微な力で常時当接されることとなり、
上記チップクリアランスはゼロ（フィンによりシール部
材の内周が削り落されたときには、微小なクリアランス
が形成されることもある）となり、同チップクリアラン
ス部からのガスの漏洩が従来のものに較べて大幅に減少
される。また、フィンとシール部材とはバネの強さを適
宜設定することにより軽微な力で当接可能となっている
ので、シール部材の当接面に上記フィンとの当接によっ
て過大な削り込みの発生が回避され、シール部材の寿命
も延長される。
【００１２】また、上記手段において、上記シール部材
をハニカム状に形成されたハニカムシールにて構成し、
同ハニカムシールの上記フィンと当接可能な内周面にア
ブレイダブルコーティングを施こすのが好ましい。この
ように構成すれば、ハニカムシールの内周とフィンとの
間に部分的に強い接触があっても、同ハニカムシールの
接触部のみが削り取られ、ハニカムシール全体の破損に
つながることは無く、ハニカムシールの寿命が延長され
る。
をハニカム状に形成されたハニカムシールにて構成し、
同ハニカムシールの上記フィンと当接可能な内周面にア
ブレイダブルコーティングを施こすのが好ましい。この
ように構成すれば、ハニカムシールの内周とフィンとの
間に部分的に強い接触があっても、同ハニカムシールの
接触部のみが削り取られ、ハニカムシール全体の破損に
つながることは無く、ハニカムシールの寿命が延長され
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下図１及び図３を参照して本発
明の実施形態につき詳細に説明する。図１には本発明の
実施形態に係るガスタービン動翼の翼端シール機構の構
造図（ガスタービンロータ軸心線に沿う要部縦断面図）
が示されている。図１において、１は動翼であり、ター
ビンロータのディスク（図示省略）に円周方向等間隔に
複数植設されて回転せしめられる。上記動翼１の外周端
にはシュラウド２が固着されている。
明の実施形態につき詳細に説明する。図１には本発明の
実施形態に係るガスタービン動翼の翼端シール機構の構
造図（ガスタービンロータ軸心線に沿う要部縦断面図）
が示されている。図１において、１は動翼であり、ター
ビンロータのディスク（図示省略）に円周方向等間隔に
複数植設されて回転せしめられる。上記動翼１の外周端
にはシュラウド２が固着されている。
【００１４】上記シュラウド２は、上記タービンロータ
の軸心線に沿う断面において中空の長方形断面に形成さ
れ、選定された複数の動翼１のシュラウド２を連結し
て、翼振動を抑制している。２ａは上記シュラウド２内
に形成される中空部である。３はフィンであり、逆Ｔ字
状に形成されこれの基部３ｂが上記中空部２ａ内に状納
され、先端３ａが上記シュラウド２の外周の穴２ａから
半径方向に突出されて後述するハニカムシール６の内面
に当接可能とされている。
の軸心線に沿う断面において中空の長方形断面に形成さ
れ、選定された複数の動翼１のシュラウド２を連結し
て、翼振動を抑制している。２ａは上記シュラウド２内
に形成される中空部である。３はフィンであり、逆Ｔ字
状に形成されこれの基部３ｂが上記中空部２ａ内に状納
され、先端３ａが上記シュラウド２の外周の穴２ａから
半径方向に突出されて後述するハニカムシール６の内面
に当接可能とされている。
【００１５】４はバネ（この実施形態においては皿バ
ネ）であり、上記フィン３の基部３ｂの上下面と、上記
中空部２ａの上壁面及び下壁面との間に架設された圧縮
バネである。
ネ）であり、上記フィン３の基部３ｂの上下面と、上記
中空部２ａの上壁面及び下壁面との間に架設された圧縮
バネである。
【００１６】一方、タービンのケーシング５の内周には
シール部材としてのハニカムシール６が固着されてい
る。同ハニカムシール６は、図３にその概略を示すよう
に、蜂の巣状（ハニカム状）に形成された薄肉構造のシ
ール部材である。
シール部材としてのハニカムシール６が固着されてい
る。同ハニカムシール６は、図３にその概略を示すよう
に、蜂の巣状（ハニカム状）に形成された薄肉構造のシ
ール部材である。
【００１７】そして上記フィン３の先端３ａは、上記バ
ネの弾力により、上記ハニカムシール６の内周面に軽微
な力で以って当接せしめられている。上記フィン３の押
付力は、上記バネ４のバネ定数及び取付荷重を調整する
ことによって、上記フィン先端３ａとハニカムシール６
の内周面、つまりハニカム端縁６ａとが常時軽微な力で
当接せしめられるようになっている。
ネの弾力により、上記ハニカムシール６の内周面に軽微
な力で以って当接せしめられている。上記フィン３の押
付力は、上記バネ４のバネ定数及び取付荷重を調整する
ことによって、上記フィン先端３ａとハニカムシール６
の内周面、つまりハニカム端縁６ａとが常時軽微な力で
当接せしめられるようになっている。
【００１８】上記のように構成された翼端シール機構を
備えたガスタービンの停止時においては、上記フィン３
の先端３ａが上記バネ４の設定された取付荷重によって
発生する軽微な力で当接せしめられている。この状態で
ガスタービンが運転されると、動翼１はその温度上昇に
より、半径方向に伸長される。然るに上記フィン３は前
記のようにバネ４を介してシュラウド２に支持されてい
るので、上記動翼１側の伸長はバネ４によって吸収さ
れ、フィン３の先端３ａとハニカムシール６のハニカム
端縁６ａとの間に強い接触は発生しない。
備えたガスタービンの停止時においては、上記フィン３
の先端３ａが上記バネ４の設定された取付荷重によって
発生する軽微な力で当接せしめられている。この状態で
ガスタービンが運転されると、動翼１はその温度上昇に
より、半径方向に伸長される。然るに上記フィン３は前
記のようにバネ４を介してシュラウド２に支持されてい
るので、上記動翼１側の伸長はバネ４によって吸収さ
れ、フィン３の先端３ａとハニカムシール６のハニカム
端縁６ａとの間に強い接触は発生しない。
【００１９】これによってフィン先端３ａとハニカムシ
ール６とは常時軽微な力で当接されることとなり、この
チップクリアランス部からのガスの漏洩は無い。また、
上記ハニカムシール６のハニカム端縁６ａにはアブレイ
ダブルコーティングを施しているので、仮に上記ハニカ
ム端縁６ａとハニカム端縁６ａとの間に部分的な強い接
触があったとしても、接触部のみが削り取られ、ハニカ
ムシール６全体が破損することは無い。
ール６とは常時軽微な力で当接されることとなり、この
チップクリアランス部からのガスの漏洩は無い。また、
上記ハニカムシール６のハニカム端縁６ａにはアブレイ
ダブルコーティングを施しているので、仮に上記ハニカ
ム端縁６ａとハニカム端縁６ａとの間に部分的な強い接
触があったとしても、接触部のみが削り取られ、ハニカ
ムシール６全体が破損することは無い。
【００２０】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
本発明によれば、フィンの先端とシール部材の内周面と
を、バネの弾力を調整することにより常時軽微な力で当
接せしめることができ、これによってフィンの外周端と
シール部材の内周との間に形成されるチップクリアラン
スは常時実質的にゼロの状態が保持される。従って、同
チップクリアランス部からのガスの漏洩が従来のものに
較べて大幅に減少し、回転機械の効率が向上する。
本発明によれば、フィンの先端とシール部材の内周面と
を、バネの弾力を調整することにより常時軽微な力で当
接せしめることができ、これによってフィンの外周端と
シール部材の内周との間に形成されるチップクリアラン
スは常時実質的にゼロの状態が保持される。従って、同
チップクリアランス部からのガスの漏洩が従来のものに
較べて大幅に減少し、回転機械の効率が向上する。
【００２１】また、上記フィンとシール部材とは上記バ
ネの強さを適宜設定することによって常時軽微な力で当
接可能となっているので、上記シール部材の当接部にフ
ィンとの当接によって過大な削り込みが発生することは
無く、シール部材の寿命が延長される。
ネの強さを適宜設定することによって常時軽微な力で当
接可能となっているので、上記シール部材の当接部にフ
ィンとの当接によって過大な削り込みが発生することは
無く、シール部材の寿命が延長される。
【００２２】さらに請求項２の発明によれば、ハニカム
シールの内周面にアブレイダブルコーティングを施して
いるので、ハニカムシールとフィンとの間に強い接触が
あっても、同ハニカムシールのフィンとの接触面のみが
削り取られることとなり、シール部材全体の破損につな
がることは無く、シール部材の寿命が延長される。
シールの内周面にアブレイダブルコーティングを施して
いるので、ハニカムシールとフィンとの間に強い接触が
あっても、同ハニカムシールのフィンとの接触面のみが
削り取られることとなり、シール部材全体の破損につな
がることは無く、シール部材の寿命が延長される。
【図１】本発明の実施形態に係るガスタービンの翼端シ
ール機構のタービンロータ軸心線に沿う要部断面図。
ール機構のタービンロータ軸心線に沿う要部断面図。
【図２】従来のガスタービン翼端シール機構を示す図１
応当図。
応当図。
【図３】ハニカムシールの概要を示す外観斜視図。
１ 動翼 ２ シュラウド ２ａ 中空部 ３ フィン ３ａ フィン先端 ４ バネ ５ ケーシング ６ ハニカムシール ６ａ ハニカム端縁
Claims (2)
- 【請求項１】 外周端にシュラウドを有する動翼を備え
た回転機械において、上記シュラウドを中空に形成し、
同中空部内に、バネによって支持され、同バネの弾力に
抗して半径方向に変位可能なフィンを設け、同フィンの
外周縁をケーシングの内周に取付けられたシール部材に
当接可能に構成したことを特徴とする動翼の翼端シール
機構。 - 【請求項２】 上記シール部材をハニカム状に形成され
たハニカムシールにて構成し、同ハニカムシールの上記
フィンと当接可能な内周面にアブレイダブルコーティン
グを施してなる請求項１に記載の動翼の翼端シール機
構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16852597A JPH1113404A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 動翼の翼端シール機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16852597A JPH1113404A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 動翼の翼端シール機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1113404A true JPH1113404A (ja) | 1999-01-19 |
Family
ID=15869645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16852597A Withdrawn JPH1113404A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 動翼の翼端シール機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1113404A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7105219B2 (en) | 2004-05-27 | 2006-09-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Brazing construction and method of brazing an abradable sealing material |
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-
1997
- 1997-06-25 JP JP16852597A patent/JPH1113404A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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