JPS5853161B2 - ガスタ−ビンエンジンのシ−ル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンエンジン・シール、特にガスター
ビンエンジンの相対的に回転自在の構成品の間に用いる
環状シールに関する。

運転の効率を上げるには、ガスタービンエンジンの種々
の相対的に回転自在の構成品の間にガスシールを設ける
必要がある。

この種のシールは高温、高圧の条件下で作動する必要が
あるから、長期間その効果を減じたり失ったりすること
なくそのような条件に耐える能力を持たなければならな
い。

過去において幾つかのシール設計が提案されたが、それ
ぞれ欠点を持っている。

例えば、摩さつ型シールは低速度で有効なシール作用を
与えるが、ガスタービンエンジンのように高速で使用す
るには不適当である。

このシールは通常高速で過熱し、時には破壊する。

代りの一解決法は一つのシール要素により摩もうするよ
うにされた摩滅自在の被膜を他のシール要素に施す方法
であった。

しかし、シール要素間に接触が生ずる時は何時でも、あ
まりにも多くの摩滅材が摩もうし去って、結局シールす
き間が増し、従ってシール効果が減する。

シールの問題に対する代替解決法の一つが英国特許第１
４５０５５３号に開示されている。

清らかな環状表面の形式を持つ第２のシール要素に自由
端が係合するように一端をクランプ留めされた複数の金
属系の形をとったシール要素が前記特許に記載される。

このようなシール要素は効果的なシール作用を与えるが
、せまい場所で用いるのに時には不適当である。

つまり糸はクランプでまとめて留められているので、せ
まい個所ではクランプ部材の容積がシールを必要とする
すき間の大部分を占有することがあり得る。

その結果、糸の自由長が必然的に短くなりそのシール効
果が阻害されることになる。

これらの欠点を実質的に避け、せまい個所で用いるのに
適したシール要素を与えることが本発明の一目的である
。

本発明によれば、第１と第２の相対的に回転自在の環状
ガスタービンエンジン構成品の間にガスシールを与える
ようにされたシールをガスタービンエンジンは与えられ
、該シールは前記第１のエンジン構成部品に取付けられ
た環状要素を含みまた金属縦糸、金属横糸および金属パ
イル縦糸から成立っており、該金属パイル縦糸はループ
無しの自由端を有し、該金属パイル縦糸のループ無しの
自由端が前記第２のエンジン構成品に密封係合して接触
するように前記環状シール要素が前記第１のエンジン構
成品に取付けられている。

前記環状シール要素を前記第１のエンジン構成品にろう
付げにより取付けることもできる。

前記線まれた織物を構成する前記金属系は望むらくは僅
かにねじったより糸の形式をとっている。

前記縦糸、横糸およびパイル横糸の各々の僅かにねじっ
たより糸は８本の金属せんいから戒立つことができる。

前記環状シール要素をニッケル系合金の複数の糸で編む
こともできる。

その代りに前記環状シール要素をステンレス鋼の複数の
糸で編むこともできる。

前記パイル縦糸は望むらくは全部が前記第１の構成品に
対して同じ方向に傾斜している。

本発明のいま一つの局面によれば、シール要素を製作し
てガスタービンエンジン構成品の環状面に該シール要素
を取付ける方法が与えられ：金属縦糸、金属横糸および
金属パイル縦糸を持つ織物を編む手順において、該パイ
ル縦糸はループ無しの自由端を有し、該縦糸と該横糸の
少くともあるものはろう付は合金からできている、織物
を編む手順；前記縦糸および横糸がエンジン構成品環状
表面に隣接するように前記ガスタービンエンジン構成品
の前記環状表面に前記織物を設置する手順；および前記
織物を加熱して前記ろう付げ合金を溶解し、前記織物を
前記エンジン構成品表面に接合する手順；を前記方法は
含んでいる。

望むらくは前記環状表面に対して前記パイル縦糸を傾斜
させるようにされた装置により、ろう付は中に前記織物
は前記環状表面上の位置に保持され、前記パイル縦糸の
全部は同じ方向に傾斜させられ、ろう付は後、前記パイ
ル縦糸を前記傾斜位置に保持するのに充分なろう付は合
金が存在している。

以下に添付図面を参照しつつ本発明の実施例を詳細に記
載する。

第１図を参照して、ガスタービンエンジン（図示せず）
の軸流タービン１０は環状ガス通路１１の中に配置され
た静翼および動翼の交互の環状配列を設けられる。

静翼はその２枚の部分１２．１３が図中に見られるが、
ガス通路１１０半径方向のそれぞれ内方および外方の壁
１４．１５の間の隙間にまたがっている。

動翼はその１枚１６が図中に見られるが、適切な軸（図
示せず）によりガスタービンエンジンの圧縮機を駆動す
るようにされた回転円板上に取付けられる。

動翼１６と同形の複数の動翼（図示せず）が取付げられ
ている円板１７に、反対向きに軸方向に延びる２個のフ
ランジ１８．１９が設けられる。

フランジ１８．１９はタービン１０の環状静止部２０．
２１とそれぞれ協働して隙間２２．２３を形成し、その
隙間は環状シール要素２４．２５がふさいでいる。

シール要素２４．２５の各々は金属系を編んだ織物でで
きている。

金属系は紡いだより糸の形をしており、概してビロード
の形式の織物に織られている。

すなわち、第２図の２７に見られるように、この織物は
金属の縦糸２８、金属の横糸２９および金属のパイル縦
糸３０を有する。

織物２７はビロードと同じ織り°方をしである。

しかし、それは金属系からできているので、従来の織物
材料からビロードを作る場合のようにループ付のパイル
縦糸３０を切断するかわりに、その自由端を支持するワ
イヤ３２を除去した後で破線３１の線までループ付パイ
ル縦糸３０を研削する方が好都合であることが判った。

パイル縦糸３０のループ端を織って研削除去した後、タ
ービンの環状静止部２０．２１に織物２７をろう付げに
より取付ける。

ただし他の取付は法を用いることもできることが明らか
である。

ろう付けの施工には幾つかの方法が可能である。

たとえば、織物２７の縦糸３０および横糸２９とタービ
ン静止部２０．２１との間にろう付は合金のリボンを挿
入することができる。

そこで加熱してろう付は合金を溶かし、織物を静止部２
０ 、２１に接合する。

代りの望ましい方法はろう付は合金から形成された少く
とも一部の金属の縦糸、横糸２８．２９を織物２７に織
込むことである。

つぎに織物２７を静止部２０．２１に縦糸、横糸２７．
２８が隣接するように配置し、加熱してろう付は合金を
溶かし、織物２７を静止部２０．２１に接合する。

この方法は接合に役立つろう付は合金の量を正確に制御
して、余分の溶解ろう付げ合金が毛管現象により縦糸３
０に引き込まれるのを防止し得るという利点がある。

ろう付は中に静止部２０．２１上の位置に織物２７を保
持するために適切な形状のテーパー付きマンドリルを用
いることが望ましいと判っている。

織物２７を位置に保つ他に、パイル縦糸３０が静止部２
０．２１に対して傾斜する角度を制御することもそれに
より可能となる。

すなわち、糸が静止部２０．２１に対してフランジ１８
．１９０回転方向に３０°までの角度で傾斜するように
マンドリルを配置するのがよいと判っている。

ろう付は合金が冷えると、パイル縦糸３０をこの形態に
保持する。

このようにパイル縦糸３０を傾斜させると、運転中のシ
ールの摩もうか補償されパイル縦糸３０の全部がそれぞ
れのフランジ１８．１９と接触を保つようになる。

パイル縦糸の傾斜は第３図に見られるが、矢印Ａは円板
１７の回転方向を表わす。

織物２７を織るのに他の在来方法を用いることもできる
。

すなわち、たとえば、第４図の織物２７ａは２つの縦糸
２８ａおよび横糸２９ａの組に共通なパイル縦糸３０ａ
の１組を有する。

織った後で、２組の縦糸２８ａおよび横糸２９ａを破線
３１ａに沿って切断することになり分離する。

その代りに、縦糸２８ａおよび横糸２９ａの２組のうち
の一つを研削除去して、縦パイル糸を露出させることも
できる。

前述のようにシール要素２４．２５はタービン静止部２
０．２１の環状表面に接合されて、同じ様な環状形態を
採るようになっている。

パイル縦糸３０の自由端が円板フランジ１８．１９の環
状面と係合するようにパイル縦糸３０がすき間２２．２
３を横切って延在するようにタービン静止部２０．２１
にシール要素が取付けられる。

つまりパイル縦糸３０はタービン静止部２０．２１と円
板１７との間のガスシールを与える。

そのため、運転中にガス通路１１を通過するガスがター
ビン１０の半径方向の内方領域に洩れて、効率が下がる
のが防止される。

ガス通路１１を通過するガスが高温であることは明らか
である。

それ故、織物２７を構成する金属せんいは適切な耐熱性
を持つ合金でなげればならない。

つまり、作動に要求されるふん囲気温度により、縦糸２
８、横糸２９およびパイル縦糸を構成するせんいは例え
ばナイモニツクＮｉｍｏｎｉｃ９０かステンレス鋼の如
きニッケル系合金により形成される。

これらの条件に耐えるのに都合のよい織物２７はステン
レス鋼せんいを少しねじったより糸で形成され、各より
糸は太さ０．００１４ｉｎ（０，０３６ｍｍ）のステン
レス鋼せんい８本を含む。

このような織物２７は巾’／Ｂ ｉｎ （３゜２１１１
７１！ ）のすき間にガスシールを設けるのに有効であ
る。

しかし本発明によるシール要素をその特定用途により異
る直径のせんいで作ることもでき、また、異る巾のすき
間にシールを与えるためにパイル縦糸を適当な寸法にす
ることもできることが明らかである。

したがって、本発明によるシール要素は小型のガスター
ビンエンジンに特に便利であることは明らかである。

つまりパイル縦糸をまとめて保持するクランプ部材が必
要ないので比較的に小さなすき間にシール要素を設置す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガスタービンエンジンのタービン
部分の断面側面図。 第２図は第１図に示すタービン・シール要素の製作法の
一形式の略図。 第３図は第１図のＡ−Ａ線による図。 第４図は第１図に示すタービン・シール要素の製作法の
いま一つの形式の略図。 ２４．２５・・・シール要素、２７・・・織物、２Ｂ・
・・縦糸、２９・・・横糸、３０・・・縦パイル糸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１および第２の相対的に回転自在の環状ガスター
   ビンエンジン構成品の間にガスシールを与えるためにシ
   ールを設けられたガスタービンエンジンにおいて、該第
   １の構成品に取付けられ金属縦糸、金属横糸および金属
   パイル縦糸を持つ織物から成る環状要素を該シールは有
   し、ループ無しの自由端を該パイル縦糸は有し、該パイ
   ル縦糸のループ無しの自由端が前記第２のエンジン構成
   品に密封係合して接触するように前記第１のエンジン構
   成品に前記環状シール要素が取付けられていル、カスタ
   ービンエンジン。 ２ 前記織物を構成する前記金属系は軽度にねじったよ
   り糸の形式である、特許請求の範囲第１項ニ記載のガス
   タービンエンジン。 ３ 前記縦糸、横糸およびパイル縦糸の各々の軽度にね
   じったより糸は８本の金属せんいから成る、特許請求の
   範囲第２項に記載のガスタービンエンジン。 ４ 前記環状シール要素は前記第１のエンジン構成品に
   ろう付げにより取付けられる、特許請求の範囲第１項に
   記載のガスタービンエンジン。 ５ 前記環状シール要素はニッケル系合金の複数糸から
   編まれている、特許請求の範囲第１項に記載のガスター
   ビンエンジン。 ６ 前記環状シール要素はステンレス鋼の複数糸から編
   まれている、特許請求の範囲第１項に記載のガスタービ
   ンエンジン。 ７ 前記パイル縦糸は全て前記第１の構成品に対して同
   じ方向に傾斜している、特許請求の範囲第１項に記載の
   ガスタービンエンジン。 ８ シール要素を製作しガスタービンエンジンの環状表
   面に該シール要素を取付ける方法において：金属縦糸、
   金属横糸および金属パイル縦糸を持つ織物を編む手順で
   あって、該パイル縦糸は自由端がループを持たず、該金
   属縦糸および金属横糸の少くとも成るものがろう付は合
   金である、織物を編む手順；該縦糸および横糸がガスタ
   ービンエンジン構成品の環状表面に隣接するように前記
   織物を前記ガスタービンエンジン構成品の前記環状表面
   に設置する手順；および前記織物を加熱して前記ろう付
   げ合金を溶解し、前記織物を前記エンジン構成品表面に
   接合する手順；を含む方法。 ９ ろう付は中に前記パイル縦糸を前記環状面に傾斜す
   るようにされた装置により、前記織物が前記環状面上の
   位置に保持され、前記パイル縦糸の全部が同じ方向に傾
   斜させられ、ろう付は後に前記パイル縦糸を前記傾斜位
   置に保持するのに充分なろう付は合金が存在する、特許
   請求の範囲第８項に記載のシール要素を製作する方法。