KR20230169243A - 밀봉 스트립 요소 및 상기 밀봉 스트립 요소를 포함하는 밀봉 기구 - Google Patents

밀봉 스트립 요소 및 상기 밀봉 스트립 요소를 포함하는 밀봉 기구 Download PDF

Info

Publication number
KR20230169243A
KR20230169243A KR1020237038589A KR20237038589A KR20230169243A KR 20230169243 A KR20230169243 A KR 20230169243A KR 1020237038589 A KR1020237038589 A KR 1020237038589A KR 20237038589 A KR20237038589 A KR 20237038589A KR 20230169243 A KR20230169243 A KR 20230169243A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
strip
sealing
sealing strip
strip element
dam
Prior art date
Application number
KR1020237038589A
Other languages
English (en)
Inventor
요아힘 크뤼츠펠트
알렉산더 랄프 빅
샨타누 피. 메트라스
미르코 밀라차어
마르쿠스 라벤
쿤위안 저우
Original Assignee
지멘스 에너지 글로벌 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지멘스 에너지 글로벌 게엠베하 운트 코. 카게 filed Critical 지멘스 에너지 글로벌 게엠베하 운트 코. 카게
Publication of KR20230169243A publication Critical patent/KR20230169243A/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/005Sealing means between non relatively rotating elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/062Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces characterised by the geometry of the seat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/003Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by packing rings; Mechanical seals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/55Seals
    • F05D2240/57Leaf seals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/10Two-dimensional
    • F05D2250/11Two-dimensional triangular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/10Two-dimensional
    • F05D2250/13Two-dimensional trapezoidal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/10Two-dimensional
    • F05D2250/18Two-dimensional patterned
    • F05D2250/181Two-dimensional patterned ridged
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/10Two-dimensional
    • F05D2250/18Two-dimensional patterned
    • F05D2250/182Two-dimensional patterned crenellated, notched
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/20Three-dimensional
    • F05D2250/23Three-dimensional prismatic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/20Three-dimensional
    • F05D2250/29Three-dimensional machined; miscellaneous
    • F05D2250/294Three-dimensional machined; miscellaneous grooved
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/70Shape
    • F05D2250/75Shape given by its similarity to a letter, e.g. T-shaped

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

가스-터빈 설비의 2개의 구성요소(2a, 2b) 사이의 갭(5)을 밀봉하기 위한 밀봉 스트립 요소(1)가 길이방향(21)을 따라서 연장되며 리브형 중앙 영역(10)에서 윤곽화된 횡단면을 갖는다. 밀봉 스트립 요소는 길이방향(21)을 따라서 연장되고, 제1 주 표면(23) 및 제2 주 표면(24) 중 적어도 하나는 리플 구조물을 포함하고, 리플 구조물은 실질적으로 제1 스트립 단부(6a)로부터 제2 스트립 단부(6b)까지 실질적으로 직선형인 라인을 따라 연장되는 한편 그 사이에서 슈트(7)를 형성하는 다수의 치형부를 포함하고, 적어도 하나의 댐(30, 32)이 밀봉 스트립 요소(1)의 적어도 하나의 스트립 단부에 제공된다.

Description

밀봉 스트립 요소 및 상기 밀봉 스트립 요소를 포함하는 밀봉 기구
본 발명은 2개의 구성요소들 사이에 형성된 갭을 밀봉하기 위한 밀봉 스트립 요소에 관한 것이다. 본 발명은 또한 인접 구성요소들의 상호 대향되는 구성요소 홈들 내에 안착된 밀봉 스트립 요소를 갖는 밀봉 기구에 관한 것이다.
가스 터빈에서, 고정자 베인(stator vane)의 플랫폼이 연소실에서 생성된 고온 가스를 위한 환형 유동 경로를 제한한다. 인접 고정자 베인들의 플랫폼들은 작은 갭을 사이에 형성하면서 서로 나란히 배열된다. 갭은 열 변화로 인한 고정자 베인 및 그 플랫폼의 열적 성장 및 이동을 허용하기 위해서 필요하다. 고온 가스가 이러한 갭을 통해서 손실되는 것을 방지하기 위해서 그리고 후방에 배열된 캐리어 구성요소에 대한 손상을 방지하기 위해서, 2개의 상호 대향 플랫폼 홈들 내에 안착되는 밀봉 스트립 요소의 도움으로 이러한 교합 면 갭(mate face gap)을 밀봉하는 것이 공지되어 있다. 동시에, 후방 지역에는, 터빈 부품을 냉각하는데 필요한 냉각 공기가 공급된다. 그럼에도 불구하고, 이러한 유형의 갭은 고온 가스 유입에 대해서 기계적으로 완전히 밀봉되지 못한다. 따라서, 고온 가스보다 더 높은 압력의 냉각 공기가 퍼지 공기로서 유동하는 것에 의해서 이러한 갭을 최종적으로 차단할 수 있다. 개선된 밀봉을 달성하기 위해서, EP 0 852 659 B1은 밀봉 시트가 일 측면 상에서 치형 표면(toothed surface)을 가지는 것을 제시하였다.
그 이외에도, US 8,201,834 B1은, 교합 면 갭의 축방향을 따라 이격되는 수직 밀봉부들의 이용을 개시한다.
또한, US 2013/028713 A1은 대향 배열된 홈들과 결합하는 측방향 곡선형 밀봉 계면들을 갖는 밀봉 스트립을 개시한다.
가스 터빈의 효율 증가를 위해서 냉각 공기, 그에 따라 퍼징 공기의 양을 줄이기 위한 계속되는 시도에서, 새로운 밀봉 요소 설계 및 새로운 밀봉 기구가 필요하다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 그에 따라 밀봉 특성이 더 증가된 긴 수명의 밀봉 스트립 요소를 제공하는 것이다. 본 발명의 제2 목적은 이러한 밀봉 스트립 요소를 포함하는 밀봉 기구를 제공하는 것이다.
따라서, 제1 목적은 청구범위 제1항의 특징을 포함하는 밀봉 스트립 요소로 달성되고, 제2 목적은 청구범위 제7항의 특징을 포함하는 밀봉 기구로 달성된다. 종속 청구항에서, 임의로 조합될 수 있는 더 바람직한 특징들이 나열되어 있다.
본 발명에 따라, 2개의 구성요소들 사이의 갭을 밀봉하기 위한 밀봉 스트립 요소는 판과 유사하고, 서로 대향되게 배열되는, 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이의 스트립 두께를 가지며, 밀봉 스트립 요소는 i) 스트립 길이를 사이에 형성하는 제1 스트립 단부와 제2 스트립 단부 사이에서 제1 길이방향 및 ii) 스트립 폭을 형성하는 제2 방향을 따라서 연장되고, 제1 방향은 제2 방향에 직각이고, 제1 주 표면 및 제2 주 표면의 적어도 하나는 리플 구조물(riffle structure)을 포함하고, 리플 구조물은, 실질적으로 제1 스트립 단부로부터 제2 스트립 단부까지 실질적으로 직선형인 라인을 따라서 연장하는 한편 치형부들 사이에서 슈트(chute)를 형성하는, 다수의 치형부를 포함하고, 적어도 하나의 댐(dam)이 i) 제1 스트립 단부, ii) 제2 스트립 단부, 및 iii) 2개의 스트립 단부들 사이 중 적어도 하나에 제공되고, 각각의 댐은 각각의 스트립 단부에서 각각의 슈트를 폐쇄하거나, 댐은 각각의 슈트를 분할한다.
이러한 맥락에서, 슈트는, 종래 기술에서와 같이 2개 이상의 측면들에서 개방되어 있지 않고 하나의 측면으로만 개방되어 있는 경우, 폐쇄된 것으로 결정된다. 또는, 다시 말해서, 슈트는 제1 방향에 횡방향으로 연장되는 부가적인 치형부를 통해서 단부가 폐쇄된다. 그에 의해서, 댐 및 치형부의 형상이 동일할 수 있다. 구조적 측면에서, 댐은 치형부와 다른 방향으로 단순히 연장된다.
본 발명은, 놀랍게도 여전히 적절한 양의 누출 유동, 특히 냉각 공기가 슈트를 따라 유동할 수 있고, 폐쇄되지 않은 경우, 밀봉 스트립 요소의 스트립 단부에서 더 낮은 압력으로 누출될 수 있다는 것에 관한 지식을 기초로 한다. 적어도 하나의 스트립 단부에서의 댐의 도움으로, 상기 슈트 누출 유동이 감소될 수 있고, 그에 따라 절감된 유동은 2개의 구성요소를 포함하는 가스 터빈의 효율 증가에 기여한다. 물론, 각각의 스트립 단부의 모든 슈트가 폐쇄되는 경우에 가장 유리하다. 이는 이러한 스트립 단부에서 광범위한 밀봉을 가능하게 한다.
특히, 그러나 밀봉 스트립 요소가 구성요소 홈의 교차에서 사용되는 것으로 의도될 때뿐만 아니라, 추가적인 댐이 제1 스트립 단부와 제2 스트립 단부 사이에 제공되어, 달리 전체-길이일 수 있는 슈트의 각각을 길이방향을 따라 배열된 일련의 슈트로 분할하고, 그에 따라 끊는다. 일련의 슈트는 밀봉 스트립 요소의 길이방향을 따라서 순차적으로 각각 이어지는 2개, 3개 또는 그 초과의 슈트를 포함할 수 있다. 이어서, 중간 누출 유동이 또한 추가적인 댐에 의해서 차단될 수 있다.
다른 기술을 이용하여 댐을 갖는 밀봉 스트립 요소를 생산할 수 있다. 예를 들어, 이들은 침식, 밀링, 연마 등과 같은 프로파일 가공 중에 직접적인 고려에 의해서 제조될 수 있다. 또한, 용접 또는 브레이징으로 또는 기계적 변형으로, 적절한 폐쇄 부품을 리플 밀봉 스트립 요소에 부착할 수 있다. 대안적으로, 적절한 댐을 갖는 전체 밀봉 스트립 요소를 또한 3D 프린팅할 수 있다.
댐의 이용은, 특히 댐들 사이의 지역에서, 구성요소 홈 내의 밀봉 스트립 요소의 타이트한 피팅(tight fit)을 여전히 허용한다. 따라서, 전술한 슈트 유동이 최소화될 수 있고, 느슨한 리플 밀봉 피팅으로 인한 단점이 대체로 방지될 수 있고, 그에 따라 전체적인 누출이 최소화될 수 있다.
일반적으로, 선택된 용어가 단수형으로 또는 특정의 숫자의 형태로 청구범위 및 명세서에서 사용되는 경우에도, 특허(출원)의 범위는 그러한 단수형 또는 특정 숫자의 형태로 제한되지 않아야 한다. 또한, 하나 초과의 또는 복수의 특정 구조물(들)을 갖는 것도 본 발명의 범위에 포함될 것이다.
구성요소는, 예를 들어, 특히 내부 또는 외부 플랫폼을 위한, 회전자 블레이드 또는 고정자 베인 또는 그 부품과 같은, 가스 터빈과 같은 터빈을 위해서 제공된 구성요소를 의미할 것이다. 터빈 구성요소는 또한 터빈 열차폐부, 터빈 링 세그먼트 또는 터빈의 연소기의 부품으로서 구현될 수 있고, 이들 모든 부품은 본원에서 고온에 노출되는 것으로 언급된다(소위 고온 부품). 구성요소는 터빈 조립체의 부품일 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 리플 구조물의 치형부의 높이 및 댐의 높이는 슈트의 하단 레벨과 관련하여 결정된다. 댐은 적어도 치형부와 실질적으로 동일한 높이를 갖는다. 따라서, 어떠한 하나의 선단부도 나머지 주 밀봉 스트립 요소 두께 위로 돌출하지 않는다. 따라서, 제시된 폐쇄된 슈트는 바람직하게 스트립 단부에서의 누출 유동 감소를 위해서 사용된다.
적용 유형에 따라, 특히 밀봉 스트립 요소가 결합되는 구성요소의 홈의 설계에 따라, 추가적인 바람직한 실시형태에서, 밀봉 스트립 요소의 제1 스트립 단부 및 제2 스트립 단부 모두는 적어도 하나의 댐, 바람직하게 다수의 댐을 포함한다. 이는 밀봉 스트립 요소의 각각의 스트립 단부에서 임의의 슈트 누출을 차단한다.
본 발명에 따라, 본 발명의 밀봉 스트립 요소는, 갭에 의해서 서로 대향되게 이격되는 2개의 구성요소를 포함하는 밀봉 기구 내에 조립될 수 있고, 구성요소들의 상호 대향되는 벽들의 각각은, 갭을 밀봉하기 위해서 밀봉 스트립 요소가 부분적으로 결합되는 구성요소 홈을 구비한다. 발명의 바람직한 실현에 따라, 각각의 구성요소는 T-스타일로 서로 교차되는 적어도 2개의 홈을 포함하고, 상호 대향되는 홈들의 각각의 쌍에서, 하나의 상응하는 밀봉 스트립 요소는, 그 댐의 적어도 하나가 교차 지역 내에 위치되도록, 배열된다. 따라서, 2개의 밀봉 스트립 요소는 T-스타일과 마찬가지로 배열되고, 그에 따라 교차 지역에서, 댐은 슈트 누출 유동을 부분적으로 또는 완전히 차단한다. 양 밀봉 스트립 요소들이 교차 지역 내에서 서로 나란히 위치되는 댐들을 포함할 때, 추가적인 바람직한 실시형태에서, 누출 유동의 추가적인 감소가 달성될 수 있다. 이는, 이러한 2개의 밀봉 스트립 요소 중 제1 밀봉 스트립 요소가 그 제1 또는 제2 스트립 단부에서 폐쇄 슈트를 가질 수 있는 한편, 제2 밀봉 스트립 요소는 2개의 스트립 단부들 사이에 배열된 추가적인 댐을 갖는다는 것을 의미한다. 이러한 경우, 전체 스트립 폭에 걸쳐 댐들 사이의 자유 횡단면을 감소시키거나 제거하는 것에 의해서, 제1 밀봉 스트립 요소의 스트립 단부 댐은 제2 밀봉 스트립 요소의 추가적인 댐과 상호 작용한다. 제1 밀봉 요소가 그 각각의 밀봉 스트립 단부에서 댐을 포함하지 않는 경우, 밀봉 접촉 면적이 약간 감소된다. 이러한 경우, 밀봉 스트립 요소의 치형-캐리어-부분은 여전히 밀봉 스트립 요소의 전체 폭에 걸쳐 연장되고, 밀봉의 2개의 파트너들 중 하나를 형성한다.
이러한 맥락에서, T-스타일의 교차는, 2개의 밀봉 스트립 요소들이 조립되는 구성요소 홈들이 서로 직각으로 위치될 것으로 요구하지 않는다. 또한, 동일한 구성요소의 2개의 구성요소 홈들이 교차에서 상이한 각도로, 예를 들어 30°, 45° 또는 60°의 각도로 서로 접근할 때, 본 발명의 의미에서 T-스타일의 교차가 여전히 형성된다. 따라서, 상기 각도는 물론 임의의 적절한 크기일 수 있다.
본 발명의 유리한 실시형태에 관한 전술한 설명은, 종속 청구항에서 서로 부분적으로 조합될 수 있는 많은 특징을 포함한다. 편의상, 이러한 특징들은 개별적으로 고려될 수도 있고, 서로 결합하여 더 적합한 조합으로 결합될 수도 있다. 또한, 장치 특징으로서 공식화된 방법의 특징은 조립체의 특징으로 간주될 수 있으며, 따라서 프로세스 특징으로서 공식화된 조립체의 특징은 방법의 특징으로 간주될 수 있다.
전술한 본 발명의 특성, 특징 및 장점 그리고 이를 달성하는 방식이, 도면을 참조하여 설명될 예시적인 실시형태에 관한 이하 설명과 관련하여 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 예시적인 실시형태는 본 발명을 설명하기 위한 것이고, 본 발명의 범위를 여기에서 주어진 특징의 조합으로 제한하기 위한 것은 아니고, 기능적 특징과 관련된 것도 아니다. 또한, 각각의 예시적인 실시형태의 적합한 특징은 명시적으로 개별적으로 고려될 수도 있고, 예시적인 실시형태 중 하나로부터 제거될 수도 있고, 다른 예시적인 실시형태에 도입될 수도 있고, 및/또는 첨부된 청구범위 중 어느 것과 조합될 수도 있다.
도면을 참조하여 본 발명을 설명할 것이다.
도 1은 가스-터빈 설비를 통한 길이방향 단면의 일부를 도시한다.
도 2는 밀봉 스트립 요소를 갖는 가스-터빈 설비의 밀봉 기구를 통한 횡단면을 도시한다.
도 3은 바람직한 예시적인 실시형태에 따른 밀봉 스트립 요소를 평면도로 도시한다.
도 4는 도 3에 따른 밀봉 기구를 사시도로 도시한다.
도 1은 주 축(14)을 따라서 지향된 가스-터빈 설비를 도시한다. 이러한 가스-터빈 설비는 하우징(17) 내에서 축방향으로 교번적으로 배치된 고정자 베인(12) 및 회전자 블레이드(15)를 갖는다. 고정자 베인(12)은 주 축(14)에 직각인 반경방향 축(18)을 따라서 지향되고 가스-터빈 설비의 원주를 따라서 배열되어 원을 형성한다. 고정자 베인(12)은 각각의 고정자 베인 플랫폼(16)을 통해서 가스-터빈 설비의 하우징(17)에 연결된다. 원주를 따라, 인접한 플랫폼들(16)이 각각의 갭(5)에 의해서 서로 이격되고(도 2 참조), 결과적으로 플랫폼들은 열 작용의 결과로서 대체로 자유롭게 팽창할 수 있다.
고정자 베인 플랫폼(16)은 가스-터빈 설비의 주 축(14)의 주위에 형성된 고온-가스 영역(11)을, 고정자 베인 플랫폼(16)과 터빈 하우징(17) 사이에 형성된 냉각 공기 지역(8)으로부터 분리한다. 회전자 블레이드(15)는, 마찬가지로 가스-터빈 설비의 주 축(14)에 본질적으로 직각인 각각의 주 축(19)을 따라서 연장된다. 회전자 블레이드(15)는 전체가 고온-가스 영역(11) 내에 위치된다. 이러한 고온-가스 영역(11)은, 열 차폐부 또는 링 세그먼트로도 알려져 있는 복수의 벽 구성요소(13)에 의해서, 가스-터빈 설비의 원주를 따라서 냉각 공기 지역(8)으로부터 분리된다. 벽 구성요소(13)는 여기에서 이동 블레이드(15)에 각각 인접한다. 벽 구성요소(13)는 터빈 하우징(17)에 연결된다. 명료함을 위해서, 각각, 하나의 고정자 베인(12), 하나의 회전자 블레이드(15) 및 하나의 벽 구성요소(13)만을 도시하였다. 축방향으로 확인되는 바와 같이, 각각의 벽 구성요소(13)는 갭(5)에 의해서 각각의 고정자 베인(12), 특히 고정자 베인 플랫폼(16)으로부터 이격된다. 이러한 갭(5)은 밀봉 스트립 요소(1)에 의해서 밀봉되고, 결과적으로 냉각 가스가 냉각 공기 지역(8)을 벗어나 고온-가스 영역(11) 내로 유동하는 것이 대체로 방지된다. 여기에서, 고정자 베인(12)은 제1 구성요소(2a)를 구성하고, 벽 부품(13)은 제2 구성요소(2b)를 구성한다. 축방향으로 확인되는 바와 같이, 냉각 공기 지역(8)은 고정자 베인 플랫폼(16) 및 벽 구성요소(13)에 의해서 고온-가스 영역(11)으로부터 밀봉되고, 원주방향으로 확인되는 바와 같이, 밀봉은 인접 고정자 베인들(12) 사이에서 그리고 상응하게 인접한 벽 구성요소들(13) 사이에서 각각 발생된다.
도 2는 2개의 인접한 구성요소(2a, 2b)를 통해 가스-터빈 설비의 원주를 따라서 취한 단면을 도시한다. 2개의 구성요소(2a, 2b)는 밀봉 기구(2c)의 부품이고, 갭(5)에 의해서 서로 이격된다. 구성요소(2a, 2b)는 각각 2개의 인접한 고정자 베인(12), 특히 고정자 베인 플랫폼(16) 및/또는 2개의 인접한 벽 구성요소(13)일 수 있다. 각각 원주방향으로 확인되는 바와 같이, 구성요소 홈(3a, 3b)이 구성요소(2a, 2b) 내에 각각 제공된다. 밀봉 스트립 요소(1)가 양 구성요소 홈(3a, 3b)과 결합되어 갭(5)을 밀봉한다. 밀봉 스트립 요소(1)는 제1 길이방향(21)을 따라서 지향되고, 도시된 횡단면에서, 길이방향 라인(21)에 직각인 방향으로, 제1 측방향 단부(4a), 제2 측방향 단부(4b), 및 그 사이에 위치된 중앙 영역(10)을 갖는다. 중앙 영역(10)은 냉각 공기 지역(8)을 향해서 지향된 복수의 리빙 슈트(ribbing chute)(7)를 가지며, 각각의 밀봉 치형부(20)가 인접 슈트들(7) 사이에 형성되고, 결과적으로 중앙 영역(10)은 그 2개의 주 표면(23, 24) 상에서 리플 구조물을 갖는다(도 4). 밀봉 치형부(20)는 밀봉 스트립 요소(1)의 치형부-캐리어 부분(10) 상에 배열된다. 각각의 슈트(7) 및 각각의 밀봉 치형부(20)는 길이방향 라인(21)에 평행하게 그리고 갭(5)을 따른 발생 가능 주 누출 유동에 직각으로 연장된다.
구성요소 홈(3a, 3b)의 각각은, 서로 대향되게 그리고 평행하게 위치되는 홈 측벽을 갖는다. 일반적으로 냉각 지역(8) 내의 냉각 가스의 압력이 고온-가스-채널링 영역(11) 내의 고온 가스의 압력보다 높기 때문에, 밀봉 스트립 요소(1)는 구성요소 홈(3a, 3b)의 측벽에 놓이는 매끄러운 표면을 가지고, 그에 따라 밀봉 치형부(20)의 기계적 하중이 다소 완화된다.
도 3은 바람직한 예시적인 실시형태에 따른 밀봉 스트립 요소(1)를 평면도로 도시한다. 이는 제1 스트립 단부(6a)로부터 제2 스트립 단부(6b)까지 길이방향(21)으로 연장되는 다수의 치형부(20)를 포함한다. 밀봉 스트립 요소(1)는, 2개의 스트립 단부들(6a, 6b) 사이에서 결정되는 스트립 길이를 가지는 반면, 스트립 폭(w)(도 4)은 제1 및 제2 측방향 단부들(4a, 4b) 사이에서 직각 방향(22)으로 결정된다. 각각 직접 인접하는 치형부들(20) 사이에 슈트(7)가 형성된다. 댐(30)이 각각의 제1 및 제2 스트립 단부(6a, 6b)에서 제공되어, 각각의 슈트(7)를 폐쇄한다. 이러한 예시적인 실시형태에 따라, 도시된 밀봉 스트립 요소(1)는 추가적인 댐(32)을 또한 포함하고, 이러한 추가적인 댐은 선택적이나, 배열될 때, 2개의 지정된 치형부들(20) 사이에서 달리 하나일 수 있는 슈트(7)를 그 사이의 일련의 슈트(7)로 분할하거나 끊는다.
바람직한 예시적인 실시형태에 따른 밀봉 스트립 요소(1)는 평면도에서 직사각형 형상이다. 물론, 마름모꼴이나 사다리꼴 등과 같은 다른 형상도 가능하다. 마찬가지로, 치형부의 횡단면 형상은, 도 2에 도시된 바와 같이, 삼각형일 수 있거나 대안적으로 직사각형일 수 있다.
마지막으로, 도 4는, 동일 구성요소(2a)의 2개의 구성요소 홈(3a)이 교차 지역(25)에서 T-스타일로 서로 병합되는 상황에서, 도 3에 따른 밀봉 기구(2c)를 사시도로 도시한다. 하나의 밀봉 스트립 요소(1a, 1b)가 2개의 구성요소 홈(3a)의 각각에 배열된다. 보다 양호한 이해를 위해서, 상호 배열된 제2 구성요소(2b)는 도 4에 도시하지 않았다.
리플 구조물의 치형부(20)의 높이 및 댐(30, 32)의 높이는 슈트(7)의 하단 레벨과 관련하여 결정된다. 댐(30, 32)은 이러한 예시적인 실시형태에서 치형부(20)와 동일한 높이를 가지며, 그에 따라, 슈트(7)의 지역 내의 감소된 두께를 무시한다면, 밀봉 스트립 요소의 일정하고 균일하게 분포된 두께(t)를 유지한다. 그럼에도 불구하고, 하나의 구성에서, 높이가 치형부(20)의 높이와 상이한 댐(30, 32)을 가지는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어 형상과 관련한 구조적 측면에서, 댐 및 치형부는 동일하다. 댐은 단순히 치형부와 다른 방향으로 연장된다.
슈트 누출 유동을 줄이기 위해서, 밀봉 스트립 요소(1a, 1b) 모두가, 그 스트립 단부(6a)에서 및/또는 그 스트립 단부들(6a, 6b) 사이의 중간 위치에서, 댐(30, 32)을 구비한다. 구체적으로, 하나의 스트립 요소(1a)가 다른 스트립 요소(1b)와 접촉할 수 있는 교차 지역(25)에서, 댐(30, 32)의 적용은 밀봉 스트립 요소(1a, 1b)의 전체 폭에 걸친 접촉을 형성할 수 있게 한다. 이는 2개의 밀봉 스트립 요소들(1a, 1b) 사이의 차단되지 않은 횡단면의 크기를 상당히 감소시킨다. 고압 지역으로부터 저압 지역으로의 누출 유동이 그에 의해서 감소되거나, 최적으로는 방지된다. 밀봉 요소(1a)가 통상적인 스타일일 때, 밀봉 요소(1b)가 추가적인 댐(32)을 포함하기만 한다면, 누출 유동의 감소가 여전히 달성될 수 있다. 이러한 경우, 밀봉 접촉 면적이 약간 감소되는데, 이는 밀봉 스트립 요소의 전체 폭에 걸쳐 여전히 연장되는 치형부-캐리어-부분(10)의 두께 만이 밀봉에 기여하기 때문이다.
전체적으로, 본 발명은, 가스-터빈 설비의 2개의 구성요소(2a, 2b) 사이의 갭(5)을 밀봉하도록 설계되고 길이방향(21)을 따라서 연장되며 리브형 중앙 영역(10)에서 윤곽화된(contoured) 횡단면을 가지는, 밀봉 스트립 요소(1), 특히 밀봉 기구(2c)에 관한 것이다. 횡단면에서 확인되는 바와 같이, 밀봉 스트립 요소(1)는 길이방향(21)을 따라서 연장되고, 제1 주 표면(23) 및 제2 주 표면(24) 중 적어도 하나는 리플 구조물을 포함하고, 리플 구조물은 실질적으로 제1 스트립 단부(6a)로부터 제2 스트립 단부(6b)까지 실질적으로 직선형인 라인을 따라 연장되는 한편 그 사이에서 슈트(7)를 형성하는 다수의 치형부(20)를 포함하고, 적어도 하나의 댐(30, 32)이 밀봉 스트립 요소(1)의 적어도 하나의 스트립 단부(6a, 6b)에 제공되며, 댐(30)은 밀봉 스트립 요소(1)의 각각의 스트립 단부(6a, 6b)에서 각각의 슈트를 폐쇄하여 슈트 누출 유동을 감소시킨다. 또한, 본 발명은 댐을 갖춘 밀봉 스트립 요소(1)의 적어도 하나를 포함하는 2개의 이웃하는 구성요소(2a, 2b)로 이루어진 밀봉 기구(2c)에 관한 것이다.

Claims (8)

  1. 2개의 구성요소(2a, 2b) 사이의 갭(5)을 밀봉하기 위한 밀봉 스트립 요소(1)로서,
    밀봉 스트립 요소(1)는 판과 유사하고, 서로 대향되게 배열되는, 제1 주 표면(23)과 제2 주 표면(24) 사이의 스트립 두께(t)를 가지며,
    밀봉 스트립 요소(1)는 스트립 길이를 사이에 형성하는 제1 스트립 단부(6a)와 제2 스트립 단부(6b) 사이에서 제1 길이방향(21)을 따라서 그리고 스트립 폭(w)을 형성하는 제2 방향(22)을 따라서 연장되고, 제1 방향(21)은 제2 방향(22)에 직각이고,
    제1 주 표면(23) 및 제2 주 표면(24)의 적어도 하나는 리플 구조물을 포함하고,
    리플 구조물은, 실질적으로 제1 스트립 단부(6a)으로부터 제2 스트립 단부(6b)까지 제1 방향(21)을 따라 실질적으로 직선형인 라인으로 연장하는 한편 치형부(20) 사이에서 슈트(7)를 형성하는, 치형부(20)를 포함하는 밀봉 스트립 요소(1)에 있어서,
    적어도 하나의 댐(30, 32)이 i) 제1 스트립 단부(6a), ii) 제2 스트립 단부(6b), 및 iii) 2개의 스트립 단부(6a, 6b) 사이 중 적어도 하나에 제공되고, 각각의 댐(30)은 제1 방향에 횡방향으로 연장되고, 그에 따라 댐(30)은 각각의 스트립 단부(6a, 6b)에서 각각의 슈트(7)를 폐쇄하거나, 댐(32)은 각각의 슈트(7)를 분할하는 것을 특징으로 하는 밀봉 스트립 요소(1).
  2. 제1항에 있어서,
    다수의 댐(30)이 각각의 스트립 단부(6a, 6b)에 제공되어, 밀봉 스트립 요소(1)의 각각의 스트립 단부(6a, 6b)에서 모든 슈트(7)를 폐쇄하는, 밀봉 스트립 요소(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    리플 구조물의 치형부(20)의 높이 및 댐(30, 32)의 높이는 슈트(7)의 하단 레벨과 관련하여 결정되고, 댐(30, 32)은 치형부(20)와 실질적으로 동일한 높이를 가지는, 밀봉 스트립 요소(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀봉 스트립 요소(1)의 양 단부(6a, 6b)는 적어도 하나의 댐(30), 바람직하게 다수의 댐(30)을 포함하는, 밀봉 스트립 요소(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 스트립 단부(6a)와 제2 스트립 단부(6b) 사이에 추가적인 댐(32)이 제공되어 바람직하게, 2개의 직접적으로 인접하는 치형부(20) 사이에 각각 배열되는 전체-길이 슈트(7)의 모두를, 길이방향(21)을 따라 배열되는 일련의 슈트(7)로 분할하는, 밀봉 스트립 요소(1).
  6. 갭(5)에 의해서 서로 대향되게 이격되는 2개의 구성요소(2a, 2b)를 포함하는 밀봉 기구(2c)이며, 구성요소(2a, 2b)의 상호 대향하는 벽이 구성요소 홈(3a, 3b)을 각각 구비하고, 구성요소 홈 내에는 밀봉 스트립 요소(1)가 배열되어 갭(5)을 밀봉하며,
    밀봉 스트립 요소(1)는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따라서 구현되는, 밀봉 기구(2c).
  7. 제6항에 있어서,
    각각의 구성요소(2a, 2b)는 T-스타일로 서로 교차되는 적어도 2개의 홈(3a, 3b)을 포함하고, 상호 대향되는 홈(3a, 3b)의 2개의 쌍의 각각에서, 밀봉 스트립 요소(1a, 1b)가, 2개의 밀봉 스트립 요소(1a) 중 하나의 제1 또는 제2 스트립 단부(6a, 6b)가, 교차 지역(25) 내에서, 2개의 밀봉 스트립 요소(1b) 중 다른 하나의 추가적인 댐(32)의 옆에 위치되도록, 결합되는, 밀봉 기구(2c).
  8. 제7항에 있어서,
    밀봉 스트립 요소(1a, 1b) 모두는, 교차 지역(25) 내에서 서로의 옆에 위치되는, 바람직하게 서로 접촉하는 댐(30, 32)을 포함하는, 밀봉 기구(2c).
KR1020237038589A 2021-04-13 2022-04-04 밀봉 스트립 요소 및 상기 밀봉 스트립 요소를 포함하는 밀봉 기구 KR20230169243A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21168227.3 2021-04-13
EP21168227.3A EP4074941A1 (en) 2021-04-13 2021-04-13 Sealing strip element and sealing arrangement comprising said sealing strip element
PCT/EP2022/058844 WO2022218735A1 (en) 2021-04-13 2022-04-04 Sealing strip element and sealing arrangement comprising said sealing strip element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230169243A true KR20230169243A (ko) 2023-12-15

Family

ID=75539064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237038589A KR20230169243A (ko) 2021-04-13 2022-04-04 밀봉 스트립 요소 및 상기 밀봉 스트립 요소를 포함하는 밀봉 기구

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240191796A1 (ko)
EP (2) EP4074941A1 (ko)
KR (1) KR20230169243A (ko)
CN (1) CN117120706A (ko)
WO (1) WO2022218735A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE59609029D1 (de) 1995-09-29 2002-05-08 Siemens Ag Dichtelement zur dichtung eines spaltes sowie gasturbinenanlage
US8201834B1 (en) * 2010-04-26 2012-06-19 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine vane mate face seal assembly
US8430626B1 (en) * 2010-07-21 2013-04-30 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine vane with mate face seal
US20130028713A1 (en) * 2011-07-25 2013-01-31 General Electric Company Seal for turbomachine segments
JP7224739B2 (ja) * 2018-05-21 2023-02-20 イーグル工業株式会社 シール装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20240191796A1 (en) 2024-06-13
EP4074941A1 (en) 2022-10-19
EP4298321A1 (en) 2024-01-03
WO2022218735A1 (en) 2022-10-20
CN117120706A (zh) 2023-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10533427B2 (en) Turbine airfoil having flow displacement feature with partially sealed radial passages
US8201834B1 (en) Turbine vane mate face seal assembly
US6261053B1 (en) Cooling arrangement for gas-turbine components
CN103422909B (zh) 涡轮转子叶片的末端中的冷却结构
CA2775145C (en) Seal arrangement for segmented gas turbine engine components
US8096772B2 (en) Turbine vane for a gas turbine engine having serpentine cooling channels within the inner endwall
EP1362983B1 (en) Ceramic turbine shroud
US20070237630A1 (en) Vane shroud through-flow platform cover
RU2299991C2 (ru) Турбинная лопатка
US8430626B1 (en) Turbine vane with mate face seal
US8556578B1 (en) Spring loaded compliant seal for high temperature use
KR20140015567A (ko) 터빈 연소 시스템 전이 피스 측면 시일
US8967973B2 (en) Turbine bucket platform shaping for gas temperature control and related method
US7722319B2 (en) Locking and fixing device for a heat shield element for a rotor unit of a turbomachine
JP6457500B2 (ja) ターボ機械用ロータリアセンブリ
GB2322167A (en) Turbine blade with squealer tip cooling
JPH03213602A (ja) ガスタービンエンジンの当接セグメントを連結する自己冷却式ジョイント連結構造
US7857579B2 (en) Sealing element for use in a fluid-flow machine
US8684673B2 (en) Static seal for turbine engine
AU2011250790A1 (en) Gas turbine of the axial flow type
CN107435562B (zh) 在冷却剂通道的转弯部开口处具有应力减小球根状突起的叶片
EP0911490B1 (en) Double cross type seal device for stationary gas turbine blades
US10066485B2 (en) Turbomachine blade cover plate having radial cooling groove
JP2002227606A (ja) タービン動翼先端部シール構造
US8376705B1 (en) Turbine endwall with grooved recess cavity