KR101656971B1 - 시일 장치, 및 시일 장치를 구비하고 있는 가스 터빈 - Google Patents

시일 장치, 및 시일 장치를 구비하고 있는 가스 터빈 Download PDF

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Abstract

통형상을 이루고, 가스 터빈의 로터를 회전시킨 연소 가스가 통과하는 배기 유로를 직경방향 내측에 형성하는 외측 디퓨저의 직경방향 외측과 외측 디퓨저의 직경방향 외측에 간격을 두고서 배치되어 있는 외측 부재 사이의 외측 공간과, 배기 유로의 사이를 외측 디퓨저의 단부에서 시일하는 시일 장치로서, 통형상의 외측 디퓨저의 단부로부터 직경방향 외측으로 넓혀져서 외측 부재에 이르는 복수의 시일판이 서로 접하여 적층되어 있는 제 1 시일판 군 및 제 2 시일판 군과, 로터의 회전축선이 연장되는 축방향으로, 상기 제 1 시일판 군과 상기 제 2 시일판 군을 간격을 두고서 보지하는 스페이서를 구비하고 있다.

Description

시일 장치, 및 시일 장치를 구비하고 있는 가스 터빈{SEALING DEVICE AND GAS TURBINE PROVIDED WITH SEALING DEVICE}
본 발명은 가스 터빈의 디퓨저(diffuser)의 단부를 시일하는 시일 장치, 및 시일 장치를 구비하고 있는 가스 터빈에 관한 것이다.
본원은 2012년 3월 7일에 출원된 일본 특허 출원 제 2012-050430 호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 인용한다.
가스 터빈은, 외기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 압축기와, 연료를 압축 공기에 혼합하여 연소시켜서 연소 가스를 생성하는 연소기와, 연소 가스에 의해 회전하는 로터를 갖는 터빈을 구비하고 있다. 로터는, 회전축선을 중심으로 하여 회전축선과 평행한 축방향으로 연장되는 로터 본체와, 로터 본체의 외주에 고정되고 축방향으로 나열하여 있는 복수의 동익 단을 갖고 있다. 최종 동익 단을 통과한 연소 가스는, 배기 가스로서, 배기 차실 내, 배기실 내 및 배기 덕트 내를 통과하여 대기로 방출된다.
이하의 특허문헌 1에 개시되어 있는 가스 터빈에서는, 배기 차실은 로터의 회전축선을 중심으로 하여 원통형상의 배기 차실벽으로 형성되어 있다. 배기실은, 배기 차실벽의 하류측에 접속된 배기실 서포트(support), 및 배기실벽으로 형성되어 있다. 배기 차실벽 및 배기실 서포트의 직경방향 내측에는, 로터의 회전축선을 중심으로 하여 원통형상의 외측 디퓨저 및 내측 디퓨저가 마련되어 있다. 내측 디퓨저는 외측 디퓨저의 직경방향 내측에 간격을 두고서 배치되어 있다. 외측 디퓨저와 내측 디퓨저 사이는 연소 가스의 배기 유로를 형성한다.
배기 차실벽의 하류 단부 및 배기실 서포트의 상류 단부에는, 시일 장치가 마련되어 있다. 배기 차실벽의 하류 단부에 마련되어 있는 시일 장치는, 배기 차실벽과 배기 차실벽의 직경방향 내측에 배치되어 있는 외측 디퓨저 사이의 외측 공간과, 배기 유로의 사이를 시일하는 장치이다. 배기실 서포트의 상류 단부에 마련되어 있는 시일 장치는, 배기실 서포트와 이 배기실 서포트의 직경방향 내측에 배치되어 있는 외측 디퓨저 사이의 외측 공간과, 배기 유로의 사이를 시일하는 장치이다.
각 시일 장치는, 모두, 축방향으로 간격을 두고서 배치되어 있는 2매의 시일판과, 2매의 시일판의 축방향에 있어서의 상호 간격을 보지하는 스페이서(spacer)를 갖고 있다.
일본 공개 특허 제 2009-203871 호 공보
상기 특허문헌 1에 기재된 시일 장치의 2매의 시일판은, 배기 차실벽 또는 배기실 서포트와 외측 디퓨저의 열팽창차를 허용하기 위해서, 모두, 변형이 용이한 얇은 금속판으로 형성되어 있다. 이 때문에, 외측 디퓨저의 직경방향 내측 및 직경방향 외측에 각각 존재하는 가스에 의해 시일판이 진동하기 쉽고, 비교적 단기간 내에 시일 장치가 손상될 우려가 있다.
본 발명은 손상을 억제할 수 있는 시일 장치, 및 시일 장치를 구비하고 있는 가스 터빈을 제공한다.
본 발명의 제 1 태양에 따른 시일 장치는, 통형상을 이루고, 가스 터빈의 로터를 회전시킨 연소 가스가 통과하는 배기 유로를 직경방향 내측에 형성하는 외측 디퓨저의 직경방향 외측과 상기 외측 디퓨저의 직경방향 외측에 간격을 두고서 배치되어 있는 외측 부재 사이의 외측 공간과, 상기 배기 유로의 사이를 상기 외측 디퓨저의 단부에서 시일하는 시일 장치로서, 통형상의 상기 외측 디퓨저의 단부로부터 직경방향 외측으로 넓혀져서 상기 외측 부재에 이르는 복수의 시일판이 서로 접하여 적층되어 있는 제 1 시일판 군 또는 상기 제 2 시일판 군과, 상기 로터의 회전축선이 연장되는 축방향으로, 상기 제 1 시일판 군과 상기 제 2 시일판 군을 간격을 두고서 보지하는 스페이서를 구비하고 있다.
상기 시일 장치는, 외측 공간과 배기 유로측을 상기 제 1, 제 2 시일판 군으로 구획하고 있으므로, 외측 공간과 배기 유로측 사이를 시일할 수 있다.
상기 시일 장치는, 배기 유로측의 시일판 군의 복수의 시일판 중, 연소 가스에 접하는 시일판이 연소 가스로부터 진동 에너지를 받아도, 연소 가스에 접하는 시일판에 축방향으로 향하는 면에서 접하는 다른 시일판과의 마찰에 의해, 진동 에너지가 흡수되어서, 복수의 시일판의 진동을 경감할 수 있다. 마찬가지로, 외측 공간측의 시일판 군의 복수의 시일판 중, 공기에 접하는 시일판이 공기로부터 진동 에너지를 받아도, 공기에 접하는 시일판에 축방향으로 향하는 면에서 접하는 다른 시일판과의 마찰에 의해, 진동 에너지가 흡수되어서, 복수의 시일판의 진동을 경감할 수 있다.
따라서, 상기 시일 장치는 각 시일판 군의 진동을 경감할 수 있어, 진동에 의한 복수의 시일판의 손상을 억제할 수 있다.
본 발명의 제 2 태양에 따른 시일 장치에 있어서, 상기 제 1 시일판 군 또는 상기 제 2 시일판 군을 구성하는 복수의 시일판은, 상기 로터를 중심으로 하는 둘레방향으로 나열하여 둘레방향의 일부를 형성하는 복수의 분할편을 갖고서 구성되고, 상기 제 1 시일판 군 또는 상기 제 2 시일판 군을 구성하는 복수의 상기 분할편에 있어서의 둘레방향의 경계부의 위치와, 상기 제 1 시일판 군 또는 상기 제 2 시일판 군을 구성하는 상기 분할편에 축방향으로 향하는 면에서 접하는 다른 분할편에 있어서의 둘레방향의 경계부의 위치는 둘레방향에서 상이해도 좋다.
상기 시일 장치의 시일판 군을 구성하는 각 시일판은, 모두, 둘레방향으로 복수로 분할되어 있기 때문에, 둘레방향으로 나열하여 있는 분할편의 경계부로부터 가스가 누출된다. 그렇지만, 상기 시일 장치는, 시일판 군을 구성하는 복수의 시일판을 구성하는 복수의 분할편에 있어서의 둘레방향의 경계부의 위치와, 상기 시일판의 상기 분할편에 축방향으로 향하는 면에서 접하는 다른 분할편에 있어서의 둘레방향의 경계부의 위치가 둘레방향에서 상이하다. 이 때문에, 상기 시일 장치는, 시일판을 구성하는 복수의 분할편에 있어서의 둘레방향의 경계부로부터 가스가 누출되어도, 시일판에 축방향으로 향하는 면에서 접하는 다른 시일판에 의해 둘레방향의 경계부로부터의 가스 누출을 막을 수 있다.
본 발명의 제 3 태양에 따른 시일 장치에 있어서, 상기 스페이서는, 상기 제 1 시일판 군의 직경방향 외측부와 상기 제 2 시일판 군의 직경방향 외측부의 간격을 보지하는 외측 스페이서와, 상기 제 1 시일판 군의 직경방향 내측부와 상기 제 2 시일판 군의 직경방향 내측부의 간격을 보지하는 내측 스페이서를 가져도 좋다.
상기 시일 장치는 직경방향의 강성이 높아짐으로써, 직경방향의 좌굴(座屈) 강도를 높일 수 있다.
본 발명의 제 4 태양에 따른 시일 장치에 있어서, 상기 외측 스페이서에는, 직경방향 외측으로부터 직경방향 내측을 향해서 관통하는 시일 공기 구멍이 형성되어 있어도 좋다.
상기 시일 장치는, 제 1 시일판 군과 제 2 시일판 군 사이에 시일 공기를 공급함으로써, 외측 공간과 배기 유로측 사이의 시일성을 높일 수 있다.
본 발명의 제 5 태양에 따른 외측 스페이서를 갖는 상기 시일 장치에 있어서, 상기 외측 스페이서와 상기 내측 스페이서 사이에서 상기 제 1 시일판 군과 상기 제 2 시일판 군의 간격을 보지하는 중간 스페이서를 가져도 좋다.
상기 시일 장치는, 직경방향에 있어서의 제 1 시일판 군과 제 2 시일판 군의 지점(支點) 스팬(span)이 짧아짐으로써, 직경방향의 강성 및 좌굴 강도를 보다 향상시킬 수 있다. 상기 시일 장치는, 직경방향에 있어서의 제 1 시일판 군과 제 2 시일판 군의 지점 스팬이 짧아짐으로써, 제 1 시일판 군과 제 2 시일판 군의 진동 진폭을 작게 할 수 있어, 진동에 의한 시일판의 손상을 억제할 수 있다.
본 발명의 제 6 태양에 따른 중간 스페이서를 갖는 상기 시일 장치에 있어서, 상기 제 1 시일판 군과 상기 중간 스페이서와 상기 제 2 시일판 군을 관통하여, 상기 제 1 시일판 군 및 상기 제 2 시일판 군을 중간 스페이서에 밀착시키는 연결구를 구비하며, 상기 제 2 시일판 군에 형성되는 상기 연결구가 관통하는 연소 가스측 관통 구멍은, 상기 제 2 시일판 군이 상기 연결구에 대하여 직경방향으로 상대 이동 가능하도록, 상기 연결구 외경보다 크게 형성되어 있어도 좋다.
상기 시일 장치는, 제 1 시일판 군과 제 2 시일판 군에 열팽창차가 생겨도, 제 2 시일판 군이 연결구에 대하여 직경방향으로 상대 이동 가능하기 때문에, 연결구가 경사지는 것을 막을 수 있다. 각 시일판 군은, 연결구가 경사지면 연결구 근방에서 국부적으로 변형할 뿐만 아니라, 연결구의 외측 가장자리에 시일판 군이 접하여 손상될 우려가 있다. 그렇지만, 상기 시일 장치는 연결구의 경사를 막을 수 있으므로, 각 시일판 군의 손상을 막을 수 있다.
본 발명의 제 7 태양에 따른 중간 스페이서를 갖는 상기 시일 장치에 있어서, 상기 제 2 시일판 군의 축방향 두께는 상기 중간 스페이서와 상기 연결구의 너트측 와셔 사이에 형성된 축방향 간극보다 작게 형성되어 있어도 좋다.
상기 시일 장치는, 제 2 시일판 군의 시일판의 축방향으로, 상기 중간 스페이서와 상기 연결구의 너트측 와셔 사이에 간극이 형성되는 것에 의해, 시일판의 직경방향의 상대 이동이 더욱 원활해진다.
본 발명의 제 8 태양에 따른 시일 장치에 있어서, 상기 제 1 시일판 군의 직경방향 외측부와 상기 외측 스페이서와 상기 제 2 시일판 군의 직경방향 외측부를, 상기 축방향에서 상기 외측 부재와의 사이에 끼워넣어서, 상기 외측 부재에 장착하는 외측 장착구와, 상기 제 1 시일판 군의 직경방향 내측부와 상기 내측 스페이서와 상기 제 2 시일판 군의 직경방향 내측부를, 상기 축방향에서 상기 외측 디퓨저와의 사이에 끼워넣어서, 상기 외측 디퓨저에 장착하는 내측 장착구를 구비하며, 상기 내측 장착구와 상기 외측 장착구 중 어느 한쪽의 장착구는, 상기 제 1 시일판 군 및 상기 제 2 시일판 군을 장착 대상에 대하여 직경방향으로 상대 이동 가능하게 장착해도 좋다.
외측 디퓨저는, 가스 터빈의 운전중 연소 가스에 접하기 때문에, 외측 부재와의 사이에 열팽창차가 생김으로써, 외측 부재의 직경에 대한 외측 디퓨저의 직경이 상대 변화한다. 상기 시일 장치는, 한쪽의 장착구가 한쪽의 시일판 군 및 다른쪽의 시일판 군을 장착 대상에 대하여 직경방향으로 상대 이동 가능하게 장착되므로, 이러한 상대 이동에 의해, 외측 부재의 직경에 대한 외측 디퓨저의 직경의 상대 변화를 허용할 수 있다.
본 발명의 제 9 태양에 따른 가스 터빈은 상기 시일 장치와, 상기 외측 디퓨저와, 상기 외측 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 가스 터빈도, 상기 시일 장치를 구비하고 있으므로, 외측 공간과 배기 유로측 사이를 시일할 수 있는 동시에, 각 시일판 군의 진동을 경감할 수 있어, 진동에 의한 시일판의 손상을 억제할 수 있다.
본 발명의 제 10 태양에 따른 가스 터빈에 있어서, 상기 외측 부재에는, 상기 제 1 시일판 군과 상기 제 2 시일판 군 사이에 시일 공기를 공급하기 위한 시일 공기로가 형성되어 있어도 좋다.
상기 가스 터빈에서는, 제 1 시일판 군과 제 2 시일판 군 사이에 시일 공기를 공급함으로써, 외측 공간과 배기 유로측 사이의 시일성을 높일 수 있다.
본 발명에서는, 외측 공간과 배기 유로측을 제 1 시일판 군과 제 2 시일판 군으로 구획하고 있으므로, 외측 공간과 배기 유로측 사이를 시일할 수 있다. 본 발명에서는, 각 시일판 군의 진동을 경감할 수 있으므로, 진동에 의한 시일판의 손상을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 가스 터빈의 주요부 절결 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 가스 터빈의 주요부 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 시일 장치 주위의 가스 터빈의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 시일 장치의 단면도,
도 5는 도 4에 있어서의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 중간 스페이서 주위의 단면도,
도 7은 1매의 시일판으로 시일했을 때의 상태를 도시하는 설명도,
도 8a는 연결구에 대하여 제 1 시일판 군 및 제 2 시일판 군의 양쪽이 직경방향으로 상대 이동 불가능한 경우의 시일판 군의 변형을 도시하는 설명도,
도 8b는 연결구에 대하여 제 2 시일판 군이 직경방향으로 상대 이동 가능한 경우의 시일판 군의 변형을 도시하는 설명도.
이하, 본 발명에 따른 가스 터빈의 일 실시형태에 대해서, 도 1 내지 도 8b를 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 외기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 압축기(1)와, 연료 공급원으로부터의 연료를 압축 공기에 혼합하여 연소시켜서 연소 가스를 생성하는 복수의 연소기(2)와, 연소 가스에 의해 구동하는 터빈(3)을 구비하고 있다.
터빈(3)은 케이싱(4)과, 이 케이싱(4) 내에서 회전하는 터빈 로터(5)를 구비하고 있다. 터빈 로터(5)는, 예를 들어 이 터빈 로터(5)의 회전에 의해 발전하는 발전기(도시되지 않음)와 접속되어 있다. 복수의 연소기(2)는 터빈 로터(5)의 회전축선(Ar)을 중심으로 하여 둘레방향(Dc)으로 서로 등간격으로 케이싱(4)에 고정되어 있다. 또한, 이하에서는, 회전축선(Ar)이 연장되어 있는 방향을 축방향(Da)이라고 하고, 회전축선(Ar)에 대한 직경방향을 단지 직경방향(Dr)이라고 한다. 축방향(Da)에 있어서, 터빈(3)을 기준으로 하여 압축기(1)측을 상류측, 압축기(1)를 기준으로 하여 터빈(3)측을 하류측이라고 한다.
터빈 로터(5)는, 축방향(Da)으로 나열하여 있는 복수의 단마다 회전축선(Ar)을 중심으로 하는 로터 디스크(6)와, 둘레방향(Dc)으로 나열하여 로터 디스크(6)에 고정되어 있는 복수의 동익(8)과, 최종단의 로터 디스크(6)에 고정되고 축방향(Da)으로 연장되는 축부(7)를 갖고 있다. 축부(7)는, 회전축선(Ar)을 중심으로 하여 원주형상을 이루고, 최종단의 로터 디스크(6)의 하류측에 마련되어 있다.
케이싱(4)은, 회전축선(Ar)을 중심으로 하여 원통형상을 이루고, 최종단의 동익(8)보다 하류측에 배치되어 있는 배기 차실벽(10)과, 배기 차실벽(10)의 하류측에 배치되어 있는 배기실 서포트(11)와, 배기실 서포트(11)의 하류측에 배치되어 있는 배기실벽(12)과, 배기실벽(12)의 하류측에 배치되어 있는 배기 덕트(13)를 갖고 있다.
배기 차실벽(외측 부재)(10)의 직경방향 내측에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 회전축선(Ar)을 중심으로 하여 원통형상의 외측 디퓨저(15) 및 내측 디퓨저(16)가 배치되어 있다. 외측 디퓨저(15)는 배기 차실벽(10)의 내주면을 따라 마련되어 있다. 내측 디퓨저(16)는 외측 디퓨저(15)의 직경방향 내측에 간격을 두고서 배치되어 있다.
내측 디퓨저(16)의 직경방향 내측에는, 터빈 로터(5)의 축부(7)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(21)과, 이 베어링(21)의 외주측을 덮는 동시에 이 베어링(21)을 지지하는 베어링 상자(22)가 마련되어 있다. 배기 차실벽(10)과 베어링 상자(22)는 외측 디퓨저(15) 및 내측 디퓨저(16)를 관통하는 스트럿(strut)(23)에 의해 연결되어 있다. 이러한 스트럿(23)은 스트럿(23)의 연장방향을 따라 스트럿 커버(24)로 덮여 있다. 스트럿 커버(24)의 연장방향의 일단부는 외측 디퓨저(15)에 장착되고, 타단부는 내측 디퓨저(16)에 장착되어 있다.
배기실 서포트(외측 부재)(11)의 직경방향 내측에는, 배기 차실벽(10)의 직경방향 내측과 마찬가지로, 회전축선(Ar)을 중심으로 하여 원통형상의 외측 디퓨저(17) 및 내측 디퓨저(18)가 배치되어 있다. 외측 디퓨저(17)는 배기실 서포트(11)의 내주면을 따라 마련되어 있다. 내측 디퓨저(18)는 외측 디퓨저(17)의 직경방향 내측에 간격을 두고서 배치되어 있다. 배기실벽(12)은 외측 디퓨저로서 기능한다. 배기실벽(12)의 직경방향 내측에는, 회전축선(Ar)을 중심으로 하여 원통형상의 내측 디퓨저(19)가 배치되어 있다.
배기 차실벽(10)의 직경방향 내측에 배치되어 있는 외측 디퓨저(15)와 내측 디퓨저(16) 사이의 공간, 배기실 서포트(11)의 직경방향 내측에 배치되어 있는 외측 디퓨저(17)와 내측 디퓨저(18) 사이의 공간, 외측 디퓨저로서 기능하는 배기실벽(12)과 그 내측 디퓨저(19) 사이, 또한 배기 덕트(13)(도 1)의 직경방향 내측의 공간은, 터빈 로터(5)를 회전시킨 연소 가스(G)의 배기 유로(28)를 형성한다.
배기 차실벽(10)의 직경방향 외측의 면, 배기실 서포트(11)의 직경방향 내측에 배치되어 있는 외측 디퓨저(17)의 직경방향 외측의 면, 및 배기실벽(12)의 직경방향 외측의 면에는, 각각 단열재(26)가 마련되어 있다.
배기 차실벽(10)의 하류 단부 및 배기실 서포트(11)의 상류 단부에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 각각 시일 장치(30, 30a)가 마련되어 있다. 배기 차실벽(10)의 하류 단부에 마련되어 있는 시일 장치(30)는, 배기 차실벽(10)과 이 배기 차실벽(10)의 직경방향 내측에 배치되어 있는 외측 디퓨저(15) 사이의 외측 공간(29)과, 배기 유로(28)의 사이를 시일하는 장치이다. 배기실 서포트(11)의 상류 단부에 마련되어 있는 시일 장치(30a)는, 배기실 서포트(11)와 이 배기실 서포트(11)의 직경방향 내측에 배치되어 있는 외측 디퓨저(17) 사이의 외측 공간(27)과, 배기 유로(28)의 사이를 시일하는 장치이다.
배기 차실벽(10)의 하류 단부 및 배기실 서포트(11)의 상류 단부에 마련되어 있는 각 시일 장치(30, 30a)는 기본적으로 동일한 구성이다. 그래서, 이하에서는, 배기 차실벽(10)의 하류 단부에 마련되어 있는 시일 장치(30)에 대해서 설명한다. 배기실 서포트(11)의 상류 단부에 마련되어 있는 시일 장치(30a)의 설명을 생략한다.
시일 장치(30)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제 1 시일판 군 및 제 2 시일판 군(32, 33)과 스페이서(35, 36, 37)를 구비하고 있다. 제 1 시일판 군 및 제 2 시일판 군(32, 33)은, 통형상의 외측 디퓨저(15)의 하류 단부로부터 직경방향 외측으로 넓혀져서 배기 차실벽(10)의 하류 단부에 이르고, 축방향(Da)으로 향하는 면에서 서로 접하여 적층되어 있는 2매의 시일판을 각각 구비하고 있다. 스페이서(35, 36, 37)는 제 1 시일판 군(32)과 제 2 시일판 군(33)을 축방향(Da)으로 간격을 두고서 보지한다. 더욱이, 시일 장치(30)는, 제 1 시일판 군(32)의 직경방향 외측 단부(32o) 및 제 2 시일판 군(33)의 직경방향 외측 단부(33o)를 배기 차실벽(10)에 장착하는 외측 장착구(40)와, 한쪽의 시일판 군(32)의 직경방향 내측 단부(32i) 및 다른쪽의 시일판 군(33)의 직경방향 내측 단부(33i)를 외측 디퓨저(15)에 장착하는 내측 장착구(45)를 구비하고 있다.
제 1 시일판 군 및 제 2 시일판 군(32, 33) 중, 제 1 시일판 군(32)은 배기 차실벽(10)과 외측 디퓨저(15) 사이의 외측 공간(29) 중의 공기와 접하는 시일판 군을 이룬다. 제 2 시일판 군(33)은 배기 유로(28)를 흐르는 연소 가스(G)에 접하는 시일판 군을 이룬다. 이하에서는, 제 1 시일판 군(32)을 공기측 시일판 군이라고 하고, 제 2 시일판 군(33)을 연소 가스측 시일판 군이라고 한다.
스페이서(35, 36, 37)는 외측 스페이서(35)와 내측 스페이서(36)와 중간 스페이서를 구비한다. 외측 스페이서(35)는 연소 가스측 시일판 군(33)의 직경방향 외측 단부(33o)와 공기측 시일판 군(32)의 직경방향 외측 단부(32o)의 간격을 보지한다. 내측 스페이서(36)는 연소 가스측 시일판 군(33)의 직경방향 내측 단부(33i)와 공기측 시일판 군(32)의 직경방향 내측 단부(32i)의 간격을 보지한다. 중간 스페이서는 외측 스페이서(35)와 내측 스페이서(36) 사이에서 연소 가스측 시일판 군(33)과 공기측 시일판 군(32)의 간격을 보지한다.
외측 디퓨저(15)의 하류 단부에는, 플랜지(15f)가 형성되어 있다. 내측 장착구(45)는 누름판(46)과 볼트(47)를 구비한다. 누름판(46)은 연소 가스측 시일판 군(33)의 직경방향 내측 단부(33i)에 접한다. 또한, 내측 장착구(45)의 누름판(46)은, 연소 가스측 시일판 군(33)과 내측 스페이서(36)와 공기측 시일판 군(32)을 축방향(Da)에서 플랜지(15f)와의 사이에 끼워넣어서, 연소 가스측 시일판 군(33), 내측 스페이서(36) 및 공기측 시일판 군(32)의 축방향(Da)의 위치를 구속한다. 내측 장착구(45)의 볼트(47)는, 연소 가스측 시일판 군(33)과 내측 스페이서(36)와 공기측 시일판 군(32)을 축방향(Da)으로 관통하여, 연소 가스측 시일판 군(33), 내측 스페이서(36) 및 공기측 시일판 군(32)의 직경방향(Dr)의 위치를 구속한다.
배기 차실벽(10)의 하류 단부에는, 플랜지(10f)가 형성되어 있다. 외측 장착구(40)는 누름판(41)과 볼트(42)를 구비한다. 누름판(41)은 연소 가스측 시일판 군(33)의 직경방향 외측 단부(33o)에 접한다. 외측 장착구(40)의 누름판(41)은, 연소 가스측 시일판 군(33)과 외측 스페이서(35)와 공기측 시일판 군(32)을 축방향(Da)에서 플랜지(10f)와의 사이에 끼워넣어서, 연소 가스측 시일판 군(33), 외측 스페이서(35) 및 공기측 시일판 군(32)의 축방향(Da)의 위치를 구속한다. 외측 장착구(40)의 볼트(42)는, 내측 장착구(45)의 볼트(47)와 달리, 연소 가스측 시일판 군(33)과 외측 스페이서(35)와 공기측 시일판 군(32)을 관통하지 않는다. 이 때문에, 이 외측 장착구(40)는 연소 가스측 시일판 군(33)의 직경방향 외측 단부(33o)와 외측 스페이서(35)와 공기측 시일판 군(32)의 직경방향 외측 단부(32o)의 직경방향(Dr)으로의 상대 이동을 허용한다.
배기 차실벽(10)의 플랜지(10f)의 직경방향 외측에는, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 시일 공기 배관(10a)이 접속되어 있다. 이 플랜지(10f)에는, 시일 공기 배관(10a) 내의 유로와 연통하는 시일 공기 유로(10p)가 형성되어 있다. 시일 공기 유로(10p)는 시일 장치(30)의 외측 스페이서(35)와 대향하는 위치에서 개구되어 있다. 외측 스페이서(35)에는, 직경방향 외측으로부터 직경방향 내측으로 관통하는 시일 공기 구멍(35h)이 형성되어 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 시일 공기 배관(10a)에 시일 공기(As)가 공급되면, 시일 공기(As)는, 플랜지(10f)의 시일 공기 유로(10p) 및 외측 스페이서(35)의 시일 공기 구멍(35h)을 경유하여, 연소 가스측 시일판 군(33)과 공기측 시일판 군(32) 사이의 공간에 공급된다.
연소 가스측 시일판 군(33)을 구성하는 2매의 시일판(31), 및 공기측 시일판 군(32)을 구성하는 2매의 시일판(31)은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 모두, 조립의 형편상 둘레방향으로 분할되어 있다. 시일판(31)은 둘레방향(Dc)으로 나열한 복수의 분할편(31p)으로 구성되어 있다. 연소 가스측 시일판 군(33)을 구성하는 2매의 시일판(31) 중 하나의 시일판(31)을 구성하는 복수의 분할편(31p)에 있어서의 둘레방향(Dc)의 경계부(31b1)의 위치와, 이러한 하나의 시일판(31)에 축방향(Da)으로 향하는 면에서 접하는 다른 시일판(31)을 구성하는 분할편(31p)에 있어서의 둘레방향(Dc)의 경계부(31b2)의 위치는 둘레방향(Dc)에서 상이하다. 공기측 시일판 군(32)을 구성하는 2매의 시일판(31) 중 하나의 시일판(31)을 구성하는 복수의 분할편(31p)에 있어서의 둘레방향(Dc)의 경계부(31b1)의 위치와, 이러한 하나의 시일판(31)에 축방향(Da)으로 향하는 면에서 접하는 다른 시일판(31)을 구성하는 분할편(31p)에 있어서의 둘레방향(Dc)의 경계부(31b2)의 위치는 둘레방향(Dc)에서 상이하다. 각 시일판(31)은 그 두께방향으로, 바꿔 말하면 축방향(Da)으로 용이하게 변형할 수 있도록, 각 시일판(31)은 밀리미터 오더(order)의 두께를 갖는다.
시일 장치(30)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 연소 가스측 시일판 군(33) 및 공기측 시일판 군(32)을 각각 중간 스페이서(37)에 밀착시켜서, 서로 연결하는 연결구(50)를 구비하고 있다. 이러한 연결구(50)는, 볼트(51)와, 볼트(51)의 축부(51a)에 비틀려 넣어지는 너트(52)와, 볼트(51)의 볼트 머리(51b)에 접하는 볼트측 와셔(53)와, 너트(52)에 접하는 너트측 와셔(54)를 갖고 있다. 볼트측 와셔(53) 및 너트측 와셔(54)는, 모두, 좌면(座面) 및 볼트(51)의 축부(51a)가 관통 삽입되는 관통 구멍이 형성되어 있는 원판형상의 평좌부(平座部)(53a, 54a)와, 평좌부(53a, 54a)의 관통 구멍의 가장자리를 따라 형성되고 볼트(51)의 축부(51a)가 관통 삽입되는 통형상의 칼라(collar)(53b, 54b)를 갖고 있다.
중간 스페이서(37)에는, 축방향(Da)으로 관통하고, 볼트(51)의 축부(51a)가 관통 삽입되는 볼트 구멍(37a)이 형성되어 있다. 연소 가스측 시일판 군(33)에서 중간 스페이서(37)에 대응하는 위치에는, 축방향(Da)으로 관통하고, 너트측 와셔(54)의 칼라[연결구(50)의 관통부](54b)가 관통 삽입되는 연소 가스측 관통 구멍(33a)이 형성되어 있다. 또한, 공기측 시일판 군(32)에서 중간 스페이서(37)에 대응하는 위치에는, 축방향(Da)으로 관통하고, 볼트측 와셔(53)의 칼라(53b)가 관통 삽입되는 공기측 관통 구멍(32a)이 형성되어 있다.
이러한 연결구(50)를 이용하여, 연소 가스측 시일판 군(33) 및 공기측 시일판 군(32)을 각각 중간 스페이서(37)에 밀착시킬 때는, 우선 볼트측 와셔(53)에 볼트(51)의 축부(51a)가 관통 삽입된다. 다음에, 배기 차실벽(10)과 외측 디퓨저(15) 사이의 외측 공간(29)측으로부터, 볼트(51)의 축부(51a)가 공기측 시일판 군(32)의 공기측 관통 구멍(32a), 중간 스페이서(37)의 볼트 구멍(37a), 및 연소 가스측 시일판 군(33)의 연소 가스측 관통 구멍(33a)으로 관통 삽입된다. 다음에, 연소 가스측 시일판 군(33)으로부터 배기 유로(28)측으로 돌출한 볼트(51)의 축부(51a)에 너트측 와셔(54)가 장착된다. 이러한 너트측 와셔(54)의 장착에 의해, 너트측 와셔(54)의 원통형상의 칼라(54b)는 연소 가스측 시일판 군(33)의 연소 가스측 관통 구멍(33a)에 관통 삽입된다. 그리고, 연소 가스측 시일판 군(33)으로부터 배기 유로(28)측으로 돌출한 볼트(51)의 축부(51a)에 너트(52)가 비틀려 넣어진다.
그런데, 공기측 관통 구멍(32a)의 내경은 볼트측 와셔(53)의 원통형상의 칼라(53b)의 외경과 실질적으로 동일하다. 이 때문에, 볼트측 와셔(53)의 원통형상의 칼라(53b)가 공기측 시일판 군(32)의 공기측 관통 구멍(32a)에 관통 삽입되면, 공기측 시일판 군(32)은 연결구(50)[볼트측 와셔(53)]에 대하여 직경방향(Dr)으로 상대 이동할 수 없다. 한편, 연소 가스측 관통 구멍(33a)의 내경은 연결구(50)의 외경, 즉 연결구(50)의 너트측 와셔(54)의 원통형상의 칼라(54b)의 외경보다 충분히 크게 한다. 이것에 의해, 너트측 와셔(54)의 원통형상의 칼라(54b)가 연소 가스측 시일판 군(33)의 연소 가스측 관통 구멍(33a)에 관통 삽입되어도, 연소 가스측 시일판 군(33)은 연결구(50)에 대하여 직경방향으로 상대 이동 가능하다.
또한, 도 6에 있어서, 공기측 시일판 군(32)의 2매의 시일판(31)은 볼트측 와셔(53)의 평면 좌부(53a)의 하류측 단부면과, 대향하는 중간 스페이서(37)의 상류측 단부면 사이의 간극에 삽입된다. 볼트측 와셔(53)의 칼라(53b)의 축방향 길이[평면 좌부(53a)의 하류측 단부면으로부터 칼라(53b)의 정상부까지의 축방향 길이]는 공기측 시일판 군(32)의 2매의 시일판(31)의 축방향 두께보다 작다. 따라서, 시일판(31)을, 중간 스페이서(37)와 볼트측 와셔(53)로 형성되는 간극에 삽입하여, 연결구(50)의 볼트(51) 및 너트(52)를 축방향으로 단단히 조였을 경우, 공기측 시일판 군(32)의 시일판(31)은 연결구(50)에 대한 직경방향(Dr)의 상대 이동이 구속된다.
한편, 연소 가스측 시일판 군(33)의 2매의 시일판(31)은 너트측 와셔(54)의 평면 좌부(54a)의 상류측 단부면과 대향하는 중간 스페이서(37)의 하류측 단부면 사이의 간극에 삽입된다. 너트측 와셔(54)의 칼라(54b)의 축방향 길이[평면 좌부(54a)의 상류측 단부면으로부터 칼라(54b)의 정상부까지의 축방향 길이]는 연소 가스측 시일판 군(33)의 2매의 시일판(31)의 축방향 두께보다 크다. 따라서, 연결구(50)의 볼트(51) 및 너트(52)를 단단히 조였을 경우에도, 너트측 와셔(54)의 칼라(54b)의 정상부가 중간 스페이서(37)의 하류측 단부면에 접촉하여, 너트(52)의 추가적인 조임은 곤란해진다. 즉, 중간 스페이서(37)의 하류측 단부면과 너트측 와셔(54)의 평면 좌부(54a)의 상류측 단부면 사이에 형성되는 축방향 간극에 시일판(31)을 삽입한 후, 볼트(51) 및 너트(52)를 단단히 조였을 경우에도, 연소 가스측 시일판 군(33)의 시일판(31)과 너트측 와셔(54)의 평면 좌부(54a)의 상류측 단부면 사이, 또는 시일판(31)과 중간 스페이서(37)의 하류측 단부면 사이에는 약간의 간극이 생긴다. 따라서, 연소 가스측 시일판 군(33)의 시일판(31)은 연결구(50)에 대한 직경방향(Dr)의 상대 이동이 구속되지 않는다.
요컨대, 전술과 같이, 공기측 시일판 군(32)은 연결구(50)에 대하여 직경방향(Dr)의 상대 이동은 할 수 없다. 한편, 연소 가스측 시일판 군(33)의 시일판(31)은, 연결구(50)의 외경에 대하여 충분히 내경이 큰 연소 가스측 관통 구멍(33a)을 구비하고, 중간 스페이서(37)와 너트측 와셔(54)로 형성되는 축방향 간극보다 축방향 두께가 작다. 그 때문에, 연결구(50)에 대하여, 연소 가스측 시일판 군(33)은 직경방향(Dr)으로 상대 이동 가능하다.
또한, 연소 가스측 시일판 군(33)의 시일판(31)은, 연결구(50)의 외경에 대하여 내경이 큰 연소 가스측 관통 구멍(33a)을 구비하고 있으면, 시일판(31)의 축방향 두께가 중간 스페이서(37)와 너트측 와셔(54)로 형성되는 축방향 간극과 동일해도 좋다. 즉, 연소 가스측 시일판 군(33)의 시일판(31)과 너트측 와셔(54)의 평면 좌부(54a)의 상류측 단부면 사이, 또는 시일판(31)과 중간 스페이서(37)의 하류측 단부면 사이에 간극이 형성되어 있지 않아도 좋다.
다음에, 이상에서 설명한 시일 장치(30)의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.
본 실시형태에서는, 배기 유로(28)측과, 배기 차실벽(10)과 외측 디퓨저(15)의 외측 공간(29)을, 공기측 시일판 군(32) 및 연소 가스측 시일판 군(33)으로 구획하고 있으므로, 외측 공간(29)과 배기 유로(28)측 사이를 시일할 수 있다.
본 실시형태에서는, 각 시일판 군(32, 33)을 구성하는 2매의 시일판(31)은, 도 5를 이용하여 전술한 바와 같이, 모두, 조립의 형편상 둘레방향(Dc)으로 분할되어 있고, 복수의 분할편(31p)으로 구성되어 있다. 이 때문에, 하나의 시일판(31)에 있어서, 둘레방향(Dc)으로 나열하여 있는 분할편(31p)의 경계부(31b1)로부터 공기 또는 연소 가스(G)가 누출된다. 그렇지만, 본 실시형태에서는, 시일판 군(32, 33)을 구성하는 2매의 시일판(31) 중 하나의 시일판(31)을 구성하는 복수의 분할편(31p)에 있어서의 둘레방향(Dc)의 경계부(31b1)의 위치와, 이러한 하나의 시일판(31)에 축방향(Da)으로 향하는 면에서 접하는 다른 시일판(31)을 구성하는 복수의 분할편(31p)에 있어서의 둘레방향(Dc)의 경계부(31b2)의 위치는 둘레방향(Dc)에서 상이하다. 이 때문에, 하나의 시일판(31)을 구성하는 복수의 분할편(31p)에 있어서의 둘레방향(Dc)의 경계부(31b1)로부터 공기 또는 연소 가스(G)가 누출되어도, 하나의 시일판(31)에 축방향(Da)으로 향하는 면에서 접하는 다른 시일판(31)에 의해 공기 또는 연소 가스(G)가 시일되어, 그 누출을 막을 수 있다.
본 실시형태에서는, 공기측 시일판 군(32)과 연소 가스측 시일판 군(33) 사이에 외부로부터 시일 공기(As)를 공급하고, 공급된 시일 공기(As)가 그 사이를 가압하고 있다. 공기측 시일판 군(32)과 연소 가스측 시일판 군(33) 사이에 외측 공간(29) 중의 공기나 배기 유로(28)측의 연소 가스(G)가 흘러 들어오는 것을 막을 수 있다.
따라서, 본 실시형태의 시일 장치(30)는 배기 차실벽(10)과 외측 디퓨저(15) 사이의 외측 공간(29)과 배기 유로(28)측의 사이의 시일성을 높일 수 있다.
그런데, 가스 터빈의 운전중, 외측 디퓨저(15)는 고온의 연소 가스(G)에 접촉하고, 배기 차실벽(10)은 대기에 접촉하고 있다. 이 때문에, 외측 디퓨저(15)와 배기 차실벽(10)에 있어서는, 가스 터빈의 운전중, 온도차에 의해 열팽창차가 생긴다. 이러한 외측 디퓨저(15)와 배기 차실벽(10)의 열팽창차는 배기 차실벽(10)의 플랜지(10f)에 대한 외측 디퓨저(15)의 플랜지(15f)의 축방향(Da) 및 직경방향(Dr)의 상대 변위로서 나타난다.
배기 차실벽(10)의 플랜지(10f)에 대한 외측 디퓨저(15)의 플랜지(15f)의 축방향(Da)의 상대 변위에 대하여, 본 실시형태의 시일 장치(30)는 축방향(Da)으로의 변형이 용이한 각 시일판(31)이 축방향(Da)으로 변형함으로써, 축방향(Da)에 있어서의 플랜지(10f, 15f)의 상대 변위를 허용하고 있다.
배기 차실벽(10)의 플랜지(10f)에 대한 외측 디퓨저(15)의 플랜지(15f)의 직경방향(Dr)의 상대 변위에 대하여, 본 실시형태의 시일 장치(30)는, 각 시일판 군(32, 33)의 직경방향 외측 단부(32o, 33o) 및 외측 스페이서(35)가 배기 차실벽(10)의 플랜지(10f)에 대하여 직경방향(Dr)으로 상대 이동함으로써, 직경방향(Dr)에 있어서의 플랜지(10f, 15f)의 상대 변위를 허용하고 있다. 그렇지만, 본 실시형태의 시일 장치(30)는, 각 시일판(31)이 축방향(Da)으로 변형하기 쉽기 때문에, 직경방향(Dr)에 있어서의 플랜지(10f, 15f)의 상대 변위가 생기면, 각 시일판(31)이 축방향(Da)으로 변형하여, 직경방향(Dr)에 있어서의 플랜지(10f, 15f)의 상대 변위를 어느 정도 허용하게 된다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 외측 디퓨저(15)와 배기 차실벽(10) 사이의 외측 공간(29)과, 배기 유로(28)측을 1매의 시일판(31)으로 시일할 경우에 대해서 고찰한다.
배기 차실벽(10)의 플랜지(10f)에 대하여 외측 디퓨저(15)의 플랜지(15f)가 직경방향(Dr)에서 근접하는 쪽으로 변위했을 경우, 축방향(Da)으로 변형이 용이한 1매의 시일판(31)은 축방향(Da)으로 변형하여, 그 직경방향 외측 단부(31o)가 직경방향 외측으로 이동하지 않는 것으로 생각된다. 배기 차실벽(10)의 플랜지(10f)에 대하여 외측 디퓨저(15)의 플랜지(15f)가 직경방향(Dr)의 근접하는 쪽으로의 변위량이 클 경우, 시일판(31)이 축방향(Da)의 변위만으로, 플랜지(10f, 15f)의 상대 변위를 허용하고자 하면, 시일판(31)의 축방향(Da)의 변형량이 커져서, 시일판(31)이 좌굴할 우려가 있다.
본 실시형태에서는, 스페이서(35, 36, 37)에 의해, 축방향(Da)으로의 변위가 용이한 시일판(31)으로 구성되는 공기측 시일판 군(32)과, 동일하게, 축방향(Da)으로의 변위가 용이한 시일판(31)으로 구성되는 연소 가스측 시일판 군(33)의 사이의 축방향(Da)의 간격을 확보함으로써, 공기측 시일판 군(32)과 연소 가스측 시일판 군(33)과 각 스페이서(35, 36, 37)를 맞춘 부재에 있어서의 직경방향(Dr)으로의 좌굴 강도가 향상되고 있다. 본 실시형태에서는, 중간 스페이서(37)를 마련하여, 직경방향(Dr)에 있어서의 공기측 시일판 군(32) 및 연소 가스측 시일판 군(33)의 지점 스팬을 짧게 함으로써, 공기측 시일판 군(32)과 연소 가스측 시일판 군(33)과 각 스페이서(35, 36, 37)를 맞춘 부재에 있어서의 직경방향(Dr)의 좌굴 강도가 보다 향상되고 있다. 이 결과, 본 실시형태에서는, 배기 차실벽(10)의 플랜지(10f)에 대하여 외측 디퓨저(15)의 플랜지(15f)가 직경방향(Dr)에서 근접하는 쪽으로 변위했을 경우, 각 시일판(31)은 좌굴하는 일없이 축방향(Da)의 변형을 억제할 수 있어, 각 시일판 군(32, 33)의 직경방향 외측 단부(32o, 33o)가 직경방향 외측으로 이동한다.
그런데, 가스 터빈의 운전중, 공기측 시일판 군(32)은 공기에 접하는 것에 대해서, 연소 가스측 시일판 군(33)은 고온의 연소 가스(G)에 접한다. 이 때문에, 공기측 시일판 군(32)에 대하여, 연소 가스측 시일판 군(33)의 직경방향(Dr)의 열팽창량이 커진다. 따라서, 가스 터빈의 운전중, 공기측 시일판 군(32)의 직경방향 내측 단부(32i)로부터 이 공기측 시일판 군(32)을 관통하는 공기측 관통 구멍(32a)까지의 거리에 대하여, 연소 가스측 시일판 군(33)의 직경방향 내측 단부(33i)로부터 이 연소 가스측 시일판 군(33)을 관통하는 연소 가스측 관통 구멍(33a)까지의 거리가 길어진다.
연결구(50)에 대하여, 공기측 시일판 군(32)과 연소 가스측 시일판 군(33)의 양쪽이 직경방향(Dr)으로 상대 이동 불가능한 경우, 전술한 바와 같이, 연소 가스측 시일판 군(33)의 직경방향 내측 단부(33i)로부터 이 연소 가스측 시일판 군(33)을 관통하는 연소 가스측 관통 구멍(33a)까지의 거리가 길어진다. 그 때문에, 도 8a에 도시하는 바와 같이, 연결구(50)는 하류측을 향함에 따라 직경방향 외측을 향하는 방향으로 경사지게 된다. 이와 같이, 연결구(50)가 경사지면, 연소 가스측 시일판 군(33) 및 공기측 시일판 군(32)이 연결구(50) 근방으로 국부적으로 변형한다. 또한, 연결구(50)의 각 와셔(53, 54)의 외측 가장자리에 접하여, 연소 가스측 시일판 군(33) 및 공기측 시일판 군(32)이 손상될 우려가 있다.
본 실시형태에서는, 도 6을 이용하여 전술한 바와 같이, 연소 가스측 시일판 군(33)의 연소 가스측 관통 구멍(33a)의 내경을 연결구(50)의 너트측 와셔(54)의 칼라(54b)의 외경보다 충분히 크게 하여, 연결구(50)에 대하여, 연소 가스측 시일판 군(33)이 직경방향(Dr)으로 상대 이동 가능하게 하고 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 가스 터빈의 운전중, 연소 가스측 시일판 군(33)의 직경방향 내측 단부(33i)로부터 이 연소 가스측 시일판 군(33)을 관통하는 연소 가스측 관통 구멍(33a)까지의 거리가 길어져도, 이 연소 가스측 관통 구멍(33a)에 대하여 연결구(50)가 상대 이동함으로써, 도 8b에 도시하는 바와 같이, 연결구(50)는 경사지지 않게 된다. 따라서, 본 실시형태는, 연결구(50)의 경사에 의한 연소 가스측 시일판 군(33) 및 공기측 시일판 군(32)의 손상을 회피할 수 있다.
본 실시형태에서는, 연소 가스측 시일판 군(33)의 연소 가스측 관통 구멍(33a)의 내경을 연결구(50)의 너트측 와셔(54)의 칼라(54b)의 외경보다 충분히 크게 하고 있지만, 반대로, 공기측 시일판 군(32)의 공기측 관통 구멍(32a)의 내경을 연결구(50)의 관통부의 외경보다 충분히 크게 해도, 연결구(50)의 경사를 억제할 수 있다.
외측 디퓨저(15)의 직경방향 내측에 존재하는 연소 가스(G), 및 외측 디퓨저(15)의 직경방향 외측에 존재하는 공기에 의해, 각 가스에 접촉하는 복수의 시일판(31)이 진동하는 것이 고려된다. 본 실시형태에서는, 연소 가스측 시일판 군(33)을 2매의 시일판(31)으로 구성하고, 공기측 시일판 군(32)도 2매의 시일판(31)으로 구성하고 있다. 이 때문에, 연소 가스측 시일판 군(33)의 2매의 시일판(31) 중, 연소 가스(G)에 접하는 시일판(31)이 연소 가스(G)로부터 진동 에너지를 받아도, 연소 가스(G)에 접하는 시일판(31)에 축방향(Da)으로 향하는 면에서 접하는 다른쪽의 시일판(31)과의 마찰에 의해, 진동 에너지가 흡수되어서, 2매의 시일판(31)의 진동을 경감할 수 있다. 마찬가지로, 공기측 시일판 군(32)의 2매의 시일판(31) 중, 공기에 접하는 시일판(31)이 공기로부터 진동 에너지를 받아도, 공기에 접하는 시일판(31)에 축방향(Da)으로 향하는 면에서 접하는 다른쪽의 시일판(31)과의 마찰에 의해, 진동 에너지가 흡수되어서, 2매의 시일판(31)의 진동을 경감할 수 있다. 본 실시형태에서는, 중간 스페이서(37)를 마련한 것에 의해, 직경방향(Dr)에 있어서의 공기측 시일판 군(32) 및 연소 가스측 시일판 군(33)의 지점 스팬이 짧아져, 각 시일판 군(32, 33)의 진동 진폭을 작게 할 수 있다.
본 실시형태는, 각 시일판 군(32, 33)의 진동을 경감할 수 있어, 진동에 의한 시일판(31)의 손상을 억제할 수 있다. 즉, 본 실시형태는, 각 시일판 군(32, 33)을 복수매의 시일판(31)으로 구성함으로써, 시일판(31)을 구성하는 복수의 분할편(31p)의 경계부(31b1)로부터의 가스 누출을 막는 동시에, 진동에 의한 시일판(31)의 손상을 억제하고 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명했지만, 본 발명은 상기 의 실시형태에 한정되는 일은 없다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 부가, 생략, 치환, 및 그 밖의 변경이 가능하다. 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되는 일은 없고, 첨부의 특허청구범위에 의해서만 한정된다.
본 실시형태에서는, 각 시일판 군(32, 33)을 2매의 시일판(31)으로 구성하고 있지만, 3매 중첩 이상의 시일판(31)으로 구성해도 좋다.
본 실시형태에서는, 배기 차실벽(10)의 하류 단부에 마련되어 있는 시일 장치(30)에 대해서 대표해서 설명했지만, 배기실 서포트(11)의 상류 단부에 마련되어 있는 시일 장치(30a)도, 배기 차실벽(10)의 하류 단부에 마련되어 있는 시일 장치(30)와 기본적으로 동일한 구성이기 때문, 본 실시형태의 시일 장치(30)와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
배기실 서포트(11)의 상류 단부에 마련되어 있는 시일 장치(30a)보다 하류측에 다른 시일 장치를 마련하는 경우에도, 본 실시형태의 시일 장치(30)와 동일한 구성의 시일 장치로 하는 것이 바람직하다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명은 가스 터빈의 디퓨저의 단부를 시일하는 시일 장치, 및 이것을 구비하고 있는 가스 터빈에 관한 것이다. 본 발명에서는, 외측 공간과 배기 유로측을 제 1, 제 2 시일판 군으로 구획하고 있으므로, 외측 공간과 배기 유로측 사이를 시일할 수 있다. 본 발명에서는, 각 시일판 군의 진동을 경감할 수 있으므로, 진동에 의한 시일판의 손상을 억제할 수 있다.
1 : 압축기, 2 : 연소기, 3 : 터빈, 4 : 케이싱, 5 : 터빈 로터, 8 : 동익, 10 : 배기 차실벽(외측 부재), 10p : 시일 공기 유로, 11 : 배기실 서포트, 12 : 배기실, 15, 17 : 외측 디퓨저, 16, 18, 19 : 내측 디퓨저, 27, 28 : 외측 공간, 29 : 배기 유로, 30, 30a : 시일 장치, 31 : 시일판, 31p : 분할편, 32 : 공기측 시일판 군(제 1 시일판 군), 33 : 연소 가스측 시일판 군(제 2 시일판 군), 33a : 연소 가스측 관통 구멍, 35 : 외측 스페이서, 36 : 내측 스페이서, 37 : 중간 스페이서, 40 : 외측 장착구, 45 : 내측 장착구, 50 : 연결구, 54 : 너트측 와셔, 54b : 칼라

Claims (10)

  1. 통형상을 이루고, 가스 터빈의 로터를 회전시킨 연소 가스가 통과하는 배기 유로를 직경방향 내측에 형성하는 외측 디퓨저의 직경방향 외측과 상기 외측 디퓨저의 직경방향 외측에 간격을 두고서 배치되어 있는 외측 부재 사이의 외측 공간과, 상기 배기 유로의 사이를 상기 외측 디퓨저의 단부에서 시일하는 시일 장치에 있어서,
    통형상의 상기 외측 디퓨저의 단부로부터 직경방향 외측으로 넓혀져서 상기 외측 부재에 이르는 복수의 시일판이 서로 접하여 적층되어 있는 제 1 시일판 군 및 제 2 시일판 군과,
    상기 로터의 회전축선이 연장되는 축방향으로, 상기 제 1 시일판 군과 상기 제 2 시일판 군을 간격을 두고서 보지하는 스페이서를 구비하고,
    상기 제 1 시일판 군 또는 상기 제 2 시일판 군을 구성하는 복수의 시일판은, 상기 로터를 중심으로 하는 둘레방향으로 나열하여 둘레방향의 일부를 형성하는 복수의 분할편을 갖고서 구성되고,
    상기 제 1 시일판 군 또는 상기 제 2 시일판 군을 구성하는 복수의 상기 분할편에 있어서의 둘레방향의 경계부의 위치와, 상기 제 1 시일판 군 또는 상기 제 2 시일판 군을 구성하는 상기 분할편에 축방향으로 향하는 면에서 접하는 다른 분할편에 있어서의 둘레방향의 경계부의 위치는 둘레방향에서 상이한
    시일 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서는, 상기 제 1 시일판 군의 직경방향 외측부와 상기 제 2 시일판 군의 직경방향 외측부의 간격을 보지하는 외측 스페이서와, 상기 제 1 시일판 군의 직경방향 내측부와 상기 제 2 시일판 군의 직경방향 내측부의 간격을 보지하는 내측 스페이서를 갖는
    시일 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 외측 스페이서에는, 직경방향 외측으로부터 직경방향 내측을 향해서 관통하는 시일 공기 구멍이 형성되어 있는
    시일 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 외측 스페이서와 상기 내측 스페이서 사이에서 상기 제 1 시일판 군과 상기 제 2 시일판 군의 간격을 보지하는 중간 스페이서를 갖는
    시일 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 시일판 군과 상기 중간 스페이서와 상기 제 2 시일판 군을 관통하여, 상기 제 1 시일판 군 및 상기 제 2 시일판 군을 중간 스페이서에 밀착시키는 연결구를 구비하며,
    상기 제 2 시일판 군에 형성되는 상기 연결구가 관통하는 연소 가스측 관통 구멍은, 상기 제 2 시일판 군이 상기 연결구에 대하여 직경방향으로 상대 이동 가능하도록, 상기 연결구 외경보다 크게 형성되어 있는
    시일 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 시일판 군의 축방향 두께는 상기 중간 스페이서와 상기 연결구의 너트측 와셔 사이에 형성된 축방향 간극보다 작게 형성되어 있는
    시일 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 시일판 군의 직경방향 외측부와 상기 외측 스페이서와 상기 제 2 시일판 군의 직경방향 외측부를, 상기 축방향에서 상기 외측 부재와의 사이에 끼워넣어서, 상기 외측 부재에 장착하는 외측 장착구와,
    상기 제 1 시일판 군의 직경방향 내측부와 상기 내측 스페이서와 상기 제 2 시일판 군의 직경방향 내측부를, 상기 축방향에서 상기 외측 디퓨저와의 사이에 끼워넣어서, 상기 외측 디퓨저에 장착하는 내측 장착구를 구비하며,
    상기 내측 장착구와 상기 외측 장착구 중 어느 한쪽의 장착구는 상기 제 1 시일판 군 및 상기 제 2 시일판 군을 장착 대상에 대하여 직경방향으로 상대 이동 가능하게 장착하는
    시일 장치.
  9. 제 1 항에 기재된 시일 장치와,
    상기 외측 디퓨저와,
    상기 외측 부재를 구비하고 있는
    가스 터빈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 외측 부재에 형성되고, 상기 제 1 시일판 군과 상기 제 2 시일판 군 사이에 시일 공기를 공급하는 시일 공기로를 더 구비하는
    가스 터빈.
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